Carbon nanotube-reinforced siloxane-PMMA hybrid coatings with high corrosion resistance

Siloxane-polymethyl methacrylate hybrid films containing functionalized multiwall carbon nanotubes (CNTs) were deposited by dip-coating on carbon steel substrates from a sol prepared by radical polymerization of methyl methacrylate and 3-methacryloxy propyl-trimethoxysilane, followed by hydrolytic co-polycondensation of tetraethoxysilane. The correlation between the structural properties and corrosion protection efficiency was studied as a function of the molar ratio of nanotubes carbon to silicon, varied in the range between 0.1% and 5%. 29Si nuclear magnetic resonance and thermogravimetric measurements have shown that hybrids containing carbon nanotubes have a similar degree of polycondensation and thermal stability as the undoped matrix and exhibit and excellent adhesion to the substrate. Microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy results revealed a very good dispersion of carbon nanotubes in the hybrid matrix and the presence of carboxylic groups allowing covalent bonding with the end-siloxane nodes. Potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy results demonstrate that CNTs containing coatings maintain the excellent corrosion protection efficiency of the hybrids, showing even a superior performance in acidic solution. The nanocomposite structure acts as efficient corrosion barrier, increasing the total impedance by 4 orders of magnitude and reducing the current densities by more than 3 orders of magnitude, compared to the bare steel electrode. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

In vitro evaluation of adherence of Candida albicans, Candida glabrata, and Streptococcus mutans to an acrylic resin modified by experimental coatings

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Corrosion properties of Fe-Cr-Nb-B amorphous alloys and coatings

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Enhancement of quality and stability of dried papaya by pectin-based coatings as air-drying pretreatment

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Effects of edible coatings on convective drying and characteristics of the dried pineapple

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Structural properties of cerium doped siloxane-PMMA hybrid coatings with high anticorrosive performance

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Incorporation of Ca, P, and Si on bioactive coatings produced by plasma electrolytic oxidation: The role of electrolyte concentration and treatment duration

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Corrosion protection of aluminium alloy by cerium conversion and conducting polymer duplex coatings

The corrosion protection of AA6063 aluminium alloy by cerium conversion, polyaniline conducting polymer and by duplex coatings has been investigated. The electrochemical behaviour was evaluated in aerated 3.5 wt.% NaCl. All coatings tested shifted the corrosion and pitting potentials to more positive values, indicating protection against corrosion. The duplex coatings are significantly more effective than each coating alone: corrosion and pitting potentials were shifted by +183 and +417 mV(SCE), respectively, by duplex coatings in relation to the untreated aluminium alloy. Optical microscopy and scanning electron microscopy are in agreement with the electrochemical results, reinforcing the superior performance of duplex coatings. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mass loss and wear mechanisms of HVOF-sprayed multi-component white cast iron coatings

In this work, multi-component white cast iron was applied by HVOF thermal spray process as alternative to other manufacture processes. Effects of substrate type, substrate pre-heating and heat treatment of coating on mass loss have been determined by rubber wheel apparatus in accordance with ASTM G-65. Furthermore, influence of heat treatment of coating on wear mechanisms was also determined by scanning electron microscopy analysis. Heat-treated coatings presented mass loss three times lower than as-sprayed coatings. Furthermore, wear mechanisms of as-sprayed coating are micro-cutting associated with cracks close to unmelted particles and pores. In heat-treated coating, lesser mass loss is due to sintering. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structural and mechanical analysis for the optimization of PVD oxide coatings for protection against metal dusting

The evolution of the structure and properties of Cr/Cr oxide thin films deposited on HK40 steel substrates by reactive magnetron sputtering (RMS) was investigated and linked to their potential protective behavior against metal dusting. Deposition time, mode of oxygen feeding, and application of bias voltage were varied to assess their effect on the density, adhesion, and integrity of the films. All the films showed a very fine columnar microstructure and the presence of amorphous Cr oxide. Both, an increasing time and a constant oxygen flow during deposition led to the development of relatively low density films and mud-like cracking patterns. A graded oxygen flow resulted in films with fewer cracks, but a careful control of the oxygen flow is required to obtain films with a truly graded structure. The effect of the bias voltage was much more significant and beneficial. An increasing negative bias voltage resulted in the development of denser films with a transition to an almost crack-free structure and better adhesion. The amorphous oxide resulted in low values of hardness and Young's modulus. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of NiCrAlC PTA coatings

Surface tailoring with plasma transferred arc (PTA) hardfacing involves the deposition of powder mixtures to produce coatings with an almost unlimited chemical composition. PTA hardfacing is particularly important for processing low weldability alloys, such as those for high-temperature applications, of which NiCrAlC is an example. This study analyzed NiCrAlC coatings processed by PTA using a mixture of elemental powders. Deposition on AISI316L plates was carried out with currents of 100 A and 130 A to induce variations in the chemical composition of the coatings, which were also subjected to isothermal exposure at temperatures of up to 1000 ºC for up to 72 hours in an air furnace. The results show that the aluminide compounds were stable, the coatings that solidified more slowly having the highest hardness after temperature exposure and potentially being suitable for use in high-temperature abrasion environments.

The β to α phase transition of tantalum coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering

Tantalum coatings are of particular interest today as promising candidates to replace potentially hazardous electrodeposited chromium coatings for tribological and corrosion resistant applications, such as the internal lining on large-caliber gun barrels. Tantalum coatings have two crystalline phases, α-Ta (body-centered-cubic) and β-Ta (metastable tetragonal) that exhibit relatively different properties. Alpha-Ta is typically preferred for wear and corrosion resistant applications and unfortunately, is very difficult to deposit without the assistance of substrate heating or post-annealing treatments. Furthermore, there is no general consensus on the mechanism which causes α or β to form or if there is a phase transition or transformation from β → α during coating deposition. In this study, modulated pulsed power (MPP) magnetron sputtering was used to deposit tantalum coatings with thicknesses between 2 and 20 μm without external substrate heating. The MPP Ta coatings showed good adhesion and low residual stress. This study shows there is an abrupt β → α phase transition when the coating is 5–7 μm thick and not a total phase transformation. Thermocouple measurements reveal substrate temperature increases as a function of deposition time until reaching a saturation temperature of ~ 388 °C. The importance of substrate temperature evolution on the β → α phase transition is also explained.

Photocatalytic activity of nanostructured anatase coatings obtained by cold gas spray

[EN] This article describes a photocatalytic nanostructured anatase coating deposited by cold gas spray (CGS) supported on titanium sub-oxide (TiO22x) coatings obtained by atmospheric plasma spray (APS) onto stainless steel cylinders. The photocatalytic coating was homogeneous and preserved the composition and nanostructure of the starting powder. The inner titanium sub-oxide coating favored the deposition of anatase particles in the solid state. Agglomerated nano-TiO2 particles fragmented when impacting onto the hard surface of the APS TiO22x bond coat. The rough surface provided by APS provided an ideal scenario for entrapping the nanostructured particles, which may be adhered onto the bond coat due to chemical bonding; a possible bonding mechanism is described. Photocatalytic experiments showed that CGS nano-TiO2 coating was active for photodegrading phenol and formic acid under aqueous conditions. The results were similar to the performance obtained by competitor technologies and materials such as dip-coating P25 photocatalysts. Disparity in the final performance of the photoactive materials may have been caused by differences in grain size and the crystalline composition of titanium dioxide.

Functional polymer coatings — My-Patterning and My-Analysis

In dieser Arbeit werden Strukturen beschrieben, die mit Polymeren auf Oberflächen erzeugt wurden. Die Anwendungen reichen von PMMA und PNIPAM Polymerbürsten, über die Restrukturierung von Polystyrol durch Lösemittel bis zu 3D-Strukturen, die aus PAH/ PSS Polyelektrolytmultischichten bestehen. Im ersten Teil werden Polymethylmethacrylat (PMMA) Bürsten in der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-Methylimidazolium Hexafluorophospat ([Bmim][PF6]) durch kontrollierte radikalische Polymerisation (ATRP) hergestellt. Kinetische Untersuchungen zeigten ein lineares und dichtes Bürstenwachstum mit einer Wachstumsrate von 4600 g/mol pro nm. Die durchschnittliche Pfropfdichte betrug 0.36 µmol/m2. Als Anwendung wurden Mikrotropfen bestehend aus der ionischen Flüssigkeit, Dimethylformamid und dem ATRP-Katalysator benutzt, um in einer definierten Geometrie Polymerbürsten auf Silizium aufzubringen. Auf diese Weise lässt sich eine bis zu 13 nm dicke Beschichtung erzeugen. Dieses Konzept ist durch die Verdampfung des Monomers Methylmethacrylat (MMA) limitiert. Aus einem 1 µl großen Tropfen aus ionischer Flüssigkeit und MMA (1:1) verdampft MMA innerhalb von 100 s. Daher wurde das Monomer sequentiell zugegeben. Der zweite Teil konzentriert sich auf die Strukturierung von Oberflächen mit Hilfe einer neuen Methode: Tintendruck. Ein piezoelektrisch betriebenes „Drop-on-Demand“ Drucksystem wurde verwendet, um Polystyrol mit 0,4 nl Tropfen aus Toluol zu strukturieren. Die auf diese Art und Weise gebildeten Mikrokrater können Anwendung als Mikrolinsen finden. Die Brennweite der Mikrolinsen kann über die Anzahl an Tropfen, die für die Strukturierung verwendet werden, eingestellt werden. Theoretisch und experimentell wurde die Brennweite im Bereich von 4,5 mm bis 0,21 mm ermittelt. Der zweite Strukturierungsprozess nutzt die Polyelektrolyte Polyvinylamin-Hydrochlorid (PAH) und Polystyrolsulfonat (PSS), um 3D-Strukturen wie z.B. Linien, Schachbretter, Ringe, Stapel mit einer Schicht für Schicht Methode herzustellen. Die Schichtdicke für eine Doppelschicht (DS) liegt im Bereich von 0.6 bis 1.1 nm, wenn NaCl als Elektrolyt mit einer Konzentration von 0,5 mol/l eingesetzt wird. Die Breite der Strukturen beträgt im Mittel 230 µm. Der Prozess wurde erweitert, um Nanomechanische Cantilever Sensoren (NCS) zu beschichten. Auf einem Array bestehend aus acht Cantilevern wurden je zwei Cantilever mit fünf Doppelschichten PAH/ PSS und je zwei Cantilever mit zehn Doppelschichten PAH/ PSS schnell und reproduzierbar beschichtet. Die Massenänderung für die individuellen Cantilever war 0,55 ng für fünf Doppelschichten und 1,08 ng für zehn Doppelschichten. Der daraus resultierende Sensor wurde einer Umgebung mit definierter Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Die Cantilever verbiegen sich durch die Ausdehnung der Beschichtung, da Wasser in das Polymer diffundiert. Eine maximale Verbiegung von 442 nm bei 80% Luftfeuchtigkeit wurde für die mit zehn Doppelschichten beschichteten Cantilever gefunden. Dies entspricht einer Wasseraufnahme von 35%. Zusätzlich konnte aus den Verbiegungsdaten geschlossen werden, dass die Elastizität der Polyelektrolytmultischichten zunimmt, wenn das Polymer gequollen ist. Das thermische Verhalten in Wasser wurde im nächsten Teil an nanomechanischen Cantilever Sensoren, die mit Poly(N-isopropylacrylamid)bürsten (PNIPAM) und plasmapolymerisiertem N,N-Diethylacrylamid beschichtet waren, untersucht. Die Verbiegung des Cantilevers zeigte zwei Bereiche: Bei Temperaturen kleiner der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) ist die Verbiegung durch die Dehydration der Polymerschicht dominiert und bei Temperaturen größer der niedrigsten kritischen Temperatur (LCST) reagiert der Cantilever Sensor überwiegend auf Relaxationsprozesse innerhalb der kollabierten Polymerschicht. Es wurde gefunden, dass das Minimum in der differentiellen Verbiegung mit der niedrigsten kritischen Temperatur von 32°C und 44°C der ausgewählten Polymeren übereinstimmt. Im letzten Teil der Arbeit wurden µ-Reflektivitäts- und µ-GISAXS Experimente eingeführt als neue Methoden, um mikrostrukturierte Proben wie NCS oder PEM Linien mit Röntgenstreuung zu untersuchen. Die Dicke von jedem individuell mit PMMA Bürsten beschichtetem NCS ist im Bereich von 32,9 bis 35,2 nm, was mit Hilfe von µ-Reflektivitätsmessungen bestimmt wurde. Dieses Ergebnis kann mit abbildender Ellipsometrie als komplementäre Methode mit einer maximalen Abweichung von 7% bestätigt werden. Als zweites Beispiel wurde eine gedruckte Polyelektrolytmultischicht aus PAH/PSS untersucht. Die Herstellungsprozedur wurde so modifiziert, dass Goldnanopartikel in die Schichtstruktur eingebracht wurden. Durch Auswertung eines µ-GISAXS Experiments konnte der Einbau der Partikel identifiziert werden. Durch eine Anpassung mit einem Unified Fit Modell wurde herausgefunden, dass die Partikel nicht agglomeriert sind und von einer Polymermatrix umgeben sind.