Surface modification of mild steel by a self-assembled cetyl-trimethyl ammonium bromide (CTAB) monolayer: Evaluation of its corrosion protection property

The surface of mild steel was modified by generating cetyl-trimethyl ammonium bromide (CTAB) self-assembled monolayer (SAM) to enhance the corrosion resistance property. The experimental parameters (pH and time) for SAM generation were optimized. The modified surface was characterized by infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS) and contact angle measurements. The SAM generated in 1 mM solution of CTAB at pH 2.5 for 2 h showed a regimented monolayer. Polarization and electrochemical impedance spectroscopic (EIS) studies demonstrated a significant enhancement in the corrosion resistance property of the SAM protected steel in both 1 M HCl and 3.5% NaCl solution. The CTAB SAM surface substantially reduced the corrosion rate by approximately 4 times in 1 M HCl and 1.5 times in 3.5% NaCl media as compared to bare steel. Scanning electron microscopy images confirmed the formation of lesser amounts of corrosion products on the SAM protected surface. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Active corrosion protection of AA2024 by sol-gel coatings with corrosion inhibitors

A indústria aeronáutica utiliza ligas de alumínio de alta resistência para o fabrico dos elementos estruturais dos aviões. As ligas usadas possuem excelentes propriedades mecânicas mas apresentam simultaneamente uma grande tendência para a corrosão. Por esta razão essas ligas necessitam de protecção anticorrosiva eficaz para poderem ser utilizadas com segurança. Até à data, os sistemas anticorrosivos mais eficazes para ligas de alumínio contêm crómio hexavalente na sua composição, sejam pré-tratamentos, camadas de conversão ou pigmentos anticorrosivos. O reconhecimento dos efeitos carcinogénicos do crómio hexavalente levou ao aparecimento de legislação banindo o uso desta forma de crómio pela indústria. Esta decisão trouxe a necessidade de encontrar alternativas ambientalmente inócuas mas igualmente eficazes. O principal objectivo do presente trabalho é o desenvolvimento de prétratamentos anticorrosivos activos para a liga de alumínio 2024, baseados em revestimentos híbridos produzidos pelo método sol-gel. Estes revestimentos deverão possuir boa aderência ao substrato metálico, boas propriedades barreira e capacidade anticorrosiva activa. A protecção activa pode ser alcançada através da incorporação de inibidores anticorrosivos no prétratamento. O objectivo foi atingido através de uma sucessão de etapas. Primeiro investigou-se em detalhe a corrosão localizada (por picada) da liga de alumínio 2024. Os resultados obtidos permitiram uma melhor compreensão da susceptibilidade desta liga a processos de corrosão localizada. Estudaram-se também vários possíveis inibidores de corrosão usando técnicas electroquímicas e microestruturais. Numa segunda etapa desenvolveram-se revestimentos anticorrosivos híbridos orgânico-inorgânico baseados no método sol-gel. Compostos derivados de titania e zirconia foram combinados com siloxanos organofuncionais a fim de obter-se boa aderência entre o revestimento e o substrato metálico assim como boas propriedades barreira. Testes industriais mostraram que estes novos revestimentos são compatíveis com os esquemas de pintura convencionais actualmente em uso. A estabilidade e o prazo de validade das formulações foram optimizados modificando a temperatura de armazenamento e a quantidade de água usada durante a síntese. As formulações sol-gel foram dopadas com os inibidores seleccionados durante a primeira etapa e as propriedades anticorrosivas passivas e activas dos revestimentos obtidos foram estudadas numa terceira etapa do trabalho. Os resultados comprovam a influência dos inibidores nas propriedades anticorrosivas dos revestimentos sol-gel. Em alguns casos a acção activa dos inibidores combinou-se com a protecção passiva dada pelo revestimento mas noutros casos terá ocorrido interacção química entre o inibidor e a matriz de sol-gel, de onde resultou a perda de propriedades protectoras do sistema combinado. Atendendo aos problemas provocados pela adição directa dos inibidores na formulação sol-gel procurou-se, numa quarta etapa, formas alternativas de incorporação. Na primeira, produziu-se uma camada de titania nanoporosa na superfície da liga metálica que serviu de reservatório para os inibidores. O revestimento sol-gel foi aplicado por cima da camada nanoporosa. Os inibidores armazenados nos poros actuam quando o substrato fica exposto ao ambiente agressivo. Numa segunda, os inibidores foram armazenados em nano-reservatórios de sílica ou em nanoargilas (halloysite), os quais foram revestidos por polielectrólitos montados camada a camada. A terceira alternativa consistiu no uso de nano-fios de molibdato de cério amorfo como inibidores anticorrosivos nanoparticulados. Os nano-reservatórios foram incorporados durante a síntese do sol-gel. Qualquer das abordagens permitiu eliminar o efeito negativo do inibidor sobre a estabilidade da matriz do sol-gel. Os revestimentos sol-gel desenvolvidos neste trabalho apresentaram protecção anticorrosiva activa e capacidade de auto-reparação. Os resultados obtidos mostraram o elevado potencial destes revestimentos para a protecção anticorrosiva da liga de alumínio 2024.

Exploring corrosion protection of Mg via ionic liquid pretreatment

We present the development of a 10–100 nanometer thick surface film upon pure Mg on exposure to an ionic liquid (IL) based on the bis(trifluoromethanesulfonyl)amide (TFSA) anion. This film formation is the result of the oxidative reactivity of the metal in the IL, with the subsequent effect of ultimately protecting the underlying metal from corrosion in aqueous chloride containing solution. Film formation was studied in the IL using an electrochemical droplet cell. It was seen that this film is adherent and subsequently facilitates appreciable protection against corrosion as judged by subsequent electrochemical testing in the form of potentiodynamic polarization and impedance spectroscopy, along with direct observation. The physical film morphology was studied by electron microscopy and focused ion beam.

An investigation of a phosphinate-based ionic liquid for corrosion protection of magnesium alloy AZ31

This work reports a preliminary exploration of the potential of the ionic liquid trihexyl(tetradecyl)phosphonium bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinate (P_6,6,6,14M₃PPh) for use as a conversion coating agent for corrosion protection of magnesium alloy AZ31. Results obtained for the as received IL did not indicate any measureable improvement in protection. However, when the IL was allowed to reach equilibrium/saturation with moisture from the atmosphere, treatment with this ‘wet’ solution resulted in a substantial improvement in corrosion resistance. Preliminary electrochemical, optical, and spectroscopic characterization of the film will be presented along with a possible mechanism for film formation.

Corrosion protection of AA2024-T3 using rare earth diphenyl phosphates

Existing corrosion protection technologies for aluminium alloys utilising chromates are environmentally damaging and extremely toxic. This paper presents a preliminary investigation into rare earth diphenyl phosphates as new environmentally benign corrosion inhibitors. Full immersion weight loss experiments, cyclic potentiodynamic polarisation measurements and Raman spectroscopy were used in this study. Results show cerium diphenyl phosphate (Ce(dpp)₃) acts as a cathodic inhibitor, decreasing cathodic current density and E_corr by passivating cathodic intermetallic particles on the alloy surface. Mischmetal diphenyl phosphate (Mm(dpp)₃) acts a mixed inhibitor, shifting E_corr to more noble values, decreasing cathodic current density, increasing the breakdown potential and suppressing pitting.

Chromate replacement in coatings for corrosion protection of aerospace aluminium alloys

Mixed rare earth organophosphates have been investigated as potential corrosion inhibitors for AA2024-T3 with the aim of replacing chromate-based technologies. Cerium diphenyl phosphate (Ce(dpp) 3) and mischmetal diphenyl phosphate (Mm(dpp) 3) were added to epoxy coatings applied to AA2024-T3 panels and they were effective in reducing the amount and rate of filiform corrosion in high humidity conditions. Ce(dpp) 3 was the most effective and characterisation of the coating formulations showed approximately a factor of 5 reduction in both the number of corrosion filaments initiated as well as the length of these. Mm(dpp) 3 appeared to reduce the corrosion growth rate by a factor of 2 although it was the more effective inhibitor in solution studies. Spectroscopic characterisation of the coatings indicated that the cerium based inhibitor may disrupt network formation in the epoxy thus resulting in a coating that absorbed more water and allowed greater solubilisation of the corrosion inhibiting compound.

Corrosion protection afforded by praseodymium conversion film on Mg alloy AZNd in simulated biological fluid studied by scanning electrochemical microscopy

Surface passivation of AZNd Mg alloy with Pr(NO3)3 is studied using scanning electrochemical microscopy (SECM) in surface generation/tip collection (SG/TC) and AC modes. Corrosion protection afforded by the Pr treatment and the degradation mechanism in a simulated biological environment was examined on a local scale and compared with non-treated AZNd. SG/TC mode results revealed a drastic decrease in H2 evolution due to the Pr treatment. Mapping the local insulating characteristics using AC-SECM showed higher conductivity of the surface where H2 evolution was most favorable.