Preparation of Sol–Gel Nanocomposite and Composite Coatings by Using Some Carbon Nanoparticles and Conversion Layers Respectivelly and Investigation of Their Anti–corrosion Properties

Nezamdoust, Sona (2018) Preparation of Sol–Gel Nanocomposite and Composite Coatings by Using Some Carbon Nanoparticles and Conversion Layers Respectivelly and Investigation of Their Anti–corrosion Properties. Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img]
Preview
Text (تهیه پوشش¬های نانوکامپوزیتی و کامپوزیتی سل-ژل به ترتیب با استفاده از تعدادی از نانوذرات کربنی و لایه¬های تبدیلی و مطالعه خواص ضد¬خوردگی آن¬ها)
Sona Nezamdoust.pdf

Download (1MB) | Preview
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Abstract: This thesis considered two different methods to develop protective of the sol-gel systems with improved corrosion protection properties. In the first part of the thesis, synthesis of nanocomposite coatings via incorporation of some carbon nanostructures including graphene oxide, carbon nanotube and nanodiamond into the sol-gel network was considered. In the second part of the thesis, composite sol-gel coatings using suitable conversion coatings as the sub-layers were applied. For this purpose, cerium-vanadium, titanium-zirconium and strontium phosphate conversion coatings were used. In order to characterization of the functionalized nanostructures and coatings prepared by the mentioned methods, various surface analysis techniques including; SEM, EDS, FTIR, TEM, AFM, CA, and … were used. The sol-gel nanocomposites containing various contents of the functionalized nanostructures were successfully deposited on the metal substrates so that no defects were observed around the nanostructures more probably due to existence of strong chemical interaction between the functionalized nanostructures and silane network. Also, in most cases inclusion of the nanostructures and application of the conversion layers cause to the formation of more compact sol-gel coatings with less defects on the surface. In addition, embedding of the nanostructures into the sol-gel coatings influences on the surface roughness and hydrophobicity of the films. Based on electrochemical impedance spectroscopy and potentiodinamic polarization analysis results the prepared sol-gel nanocomposite and composites provide sufficient corrosion protection on the substrates with improved impermeability to corrosive species and enhanced corrosion resistance. Additionally, incorporation of the functionalized nanostructures enhances the network integrity and compactness due to strong chemical interaction with silane network. Furthermore, interpenetration of the sol–gel coatings and the conversion films in the composites provides effective corrosion protection for the AM60B magnesium alloy attributed to more compact and defect–free micromorphology of the composites. Keywords: electrochemical impedance spectroscopy, carbon nanostructures, corrosion, sol-gel coating

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: تهیه پوشش¬های نانوکامپوزیتی و کامپوزیتی سل-ژل به ترتیب با استفاده از تعدادی از نانوذرات کربنی و لایه¬های تبدیلی و مطالعه خواص ضد¬خوردگی آن¬ها
Persian Abstract: در این پایان¬نامه از دو روش مختلف برای ایجاد سیستم¬های محافظ سل-ژل با خواص ضد خوردگی بهبود یافته استفاده شد. در بخش اول، سنتز پوشش¬های نانوکامپوزیتی با جایگذاری تعدادی از نانوساختارهای کربنی شامل نانوصفحات گرافن اکسید، نانولوله¬های کربنی و نانوذرات دیاموند در داخل شبکه¬ی سل-ژل بررسی شد. نانوساختارها در مرحله¬ی هیدرولیز به پیش¬مواد سیلانی که حاوی تترا اتیل اورتو سیلان ، گلایسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان و فنیل تری متوکسی سیلان می¬باشند، اضافه شدند. در بخش دوم پایان¬نامه، پوشش¬های کامپوزیتی سل-ژل با استفاده از پوشش¬های تبدیلی مناسب به عنوان زیر¬لایه تهیه شدند. بدین منظور پوشش¬های تبدیلی سریم-وانادیم، تیتانیوم-زیرکونیوم و استرانسیم فسفر انتخاب شدند. به منظور شناسایی نانوساختارهای عامل¬دار شده و پوشش¬های تهیه شده با روش¬های مذکور، روش¬های آنالیز مختلفی از قبیل SEM، EDS، FTIR، TEM، AFM، CAو ... مورد استفاده قرار گرفت. نانوکامپوزیت¬های سل-ژل شامل غلظت¬های مختلف از نانوساختارهای عامل¬دار شده به صورت موفقیت¬آمیز بر روی سابستریت مورد نظر ترسیب شد به گونه¬ای که هیچ نقصی در اطراف نانوساختارهای جایگذاری شده مشاهده نشد که احتمالاً به دلیل اتصال محکم بین نانوساختارهای عامل¬دار شده و شبکه¬ی سیلانی و همپنین توزیع یکنواخت نانوساختارها در داخل پوشش¬ می¬باشد. همچنین، در تعدادی از موارد، اضافه کردن نانوساختارهای کربنی و کاربرد لایه¬های تبدیلی سبب تشکیل پوشش¬های سل-ژل متراکم¬تر با نقص-های سطحی کمتری گردید. به علاوه، جایگذاری نانوساختارها در پوشش¬های سل-ژل در میزان زبری و خواص آبدوستی سطح نیز تأثیر گذار بود. بر اساس نتایج روش¬های طیف¬سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، در کامپوزیت¬ها و نانوکامپوزیت¬های سل-ژل تهیه شده خواص حفاظتی و نفوذ¬ناپذیری نسبت به عوامل خورنده به مقدار قابل توجهی بهبود یافت. جایگذاری نانوساختارها به دلیل اندازه کوچک و سطح ویژه¬ی زیاد آن¬ها، با پر کردن ترک¬ها و تخلخل¬های پوشش و همچنین با طولانی کردن مسیر نفوذ محلول خورنده به سطح فلز منجر به تشکیل پوشش با خواص سدی بهتر گردید. در مورد کامپوزیت¬های سل-ژل با ترکیب لایه¬های تبدیلی و سیلانی، پوشش محافظ مناسبی برای آلیاژ منیزیم تهیه شد. عملکرد ضد خوردگی مناسب این کامپوزیت¬ها به دلیل میکرومورفولوژی بدون نقص و متراکم آن¬ها و همچنین افزایش چسبندگی فیلم¬های سل-ژل به بستر به دلیل حضور لایه¬های تبدیلی می باشد به گونه¬ای که گسستگی پوشش¬های سل-ژل بعد از اعمال پلاریزاسیون به مقدار کمی مشاهده گردید
Supervisor:
SupervisorE-mail
Seifzadeh, DavoodUNSPECIFIED
Habibi-Yangjeh, AzizUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Zamanloo, MohammadrezaUNSPECIFIED
Mansoori, YagoubUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Date Deposited: 03 Oct 2018 11:26
Last Modified: 03 Oct 2018 11:26
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/333

Actions (login required)

View Item View Item