Use of electrochemical impedance spectroscopy to study corrosion of Ni/Al2O3/PTFE composite coatings in NaCl and CMA solutions

• Autorzy: Kucharska Beata , Sobiecki Jerzy Robert

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2020.6.2

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej do badania korozji kompozytowych powłok Ni/Al2O3/PTFE w roztworach NaCl and CMA

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main goal of this research was the characterization of corrosion properties of the nickel-nano-alumina-polytetrafluoroethylene (Ni/ Al2O3/PTFE) composite coatings. The layers were produced by electrochemical method in base and modified by organic additive Watts bath. Nickel and Ni/Al2O3 coatings were also produced with the same process parameters and analysed for comparison purposes. The surface topography was evaluated using scanning electron microscopy (SEM). The electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to estimate the corrosion resistance in two anti-icing environments: sodium chloride (NaCl) and calcium magnesium acetate (CMA). Nyquist and Bode diagrams obtained by the impedance spectroscopy method were established. The equivalent electric circuit and its electrochemical parameters were determined to interpret impedance spectra. The completed studies have shown that the Ni/Al2O3/PTFE composite coatings produced in the base Watts bath are characterized by the best corrosion resistance in a NaCl solution compared to the other investigated coatings. The Ni/Al2O3/PTFE coatings deposited in modified Watts bath has the worst corrosion characteristics in NaCl as well as in CMA environments which is due to their surface development and porosity. The performed studies indicate a different corrosion mechanism in two examined electrolytes.

PL

Głównym celem badań było określenie właściwości korozyjnych powłok kompozytowych nikiel-nano-tlenek glinu-politetrafluoroetylen (Ni/Al2O3/PTFE). Warstwy były osadzane metodą elektrochemiczną w podstawowej i modyfikowanej dodatkiem organicznym kąpieli Wattsa. W celach porównawczych wytwarzano również powłoki niklowe i Ni/Al2O3 stosując te same parametry procesowe. Przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oceniono topografię powierzchni. Do określenia odporności korozyjnej w dwóch środowiskach odladzających: chlorku sodu (NaCl) oraz octanie magnezowo--wapniowym (CMA) zastosowano elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną. Przedstawione zostały uzyskane metodą EIS wykresy Nyquista i Bodego. Do interpretacji widm impedancyjnych wykorzystano elektryczne układy zastępcze i wyznaczone za ich pomocą parametry elektrochemiczne. Przeprowadzone badania wykazały, że powłoki kompozytowe Ni/Al2O3/PTFE wytwarzane w kąpieli bazowej charakteryzują się najlepszą odpornością korozyjną w roztworze NaCl w porównaniu do wszystkich innych badanych powłok. Powłoki Ni/Al2O3/PTFE osadzane w modyfikowanej kąpieli Wattsa mają najgorsze charakterystyki korozyjne, zarówno w środowisko NaCl, jak i w CMA, co jest spowodowane ich rozwinięciem powierzchni i porowatością. Zrealizowane badania wskazują na różny mechanizm korozyjny w dwóch testowanych elektrolitach.

Słowa kluczowe

EN

composite Ni/Al2O3/PTFE coatings; electroplating; antiicing agent; CMA; NaCl; electrochemical impedance spectroscopy EIS

PL

powłoki kompozytowe Ni/Al2O3/PTFE; elektroosadzanie; środki przeciwoblodzeniowe; CMA; NaCl; elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna EIS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 6
• Strony: 184--188
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kucharska Beata

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Woloska 141, 01-407 Warszawa, Poland

autor

Sobiecki Jerzy Robert

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Woloska 141, 01-407 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Ashby M. F.. 2005. Materials selection in mechanical design, Butterworth-Heinemann: Elsevier.
• [2] Łągiewka E., A. Budniok. 2010. Struktura, właściwości i metody badań materiałów otrzymanych elektrolitycznie. Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego.
• [3] Bełtowska-Lehamn E. 2013. Indukowane elektroosadzanie nanokrystalicznych powłok metalicznych i kmpozytowych typu Ni-W(Mo)/Al2O3. Krakow: Polska Akademia Nauk.
• [4] Kucharska B. 2017. Micro and nanocrystalline Ni/Al2O3 and Ni/Al2O3/PTFE composite coatings, PhD thesis. Warszawa: Warsaw University of Technology Publishing House.
• [5] Kucharska B., J. R. Sobiecki. 2020. “The corrosion properties of Ni/Al2O3/ PTFE composite coatings in NaCl and CMA solutions”. Corrosion Engineering, Science and Technology. DOI: 10.1080/1478422X.2019.1710662
• [6] Tang A., M. Wang, W. Huang and X. Wang. 2015. “Composition design of Ni- nano-Al2O3-PTFE coatings and their tribological characteristics,” Surface & Coatings Technology 282 : 121-128.
• [7] Ramakrishna D., T. Viraraghavan. 2005. “Environmental impact of chemicaldeicers– a review”. Water Air Soil Pollution 166 (49–63).
• [8] Shi X., L. Fay, Z. Yang, T. Nguyen and Y. Liu. 2009. “Corrosion of deicers to metals intransportation infrastructure: introduction and recent developments. Corrosion Reviews 27 (23–52) 2009.
• [9] Santagata M., M. Collepardi. 2000. “The effect of CMA deicers on concrete properties”. Cement and Concrete Research 30 (9) : 1389-1394.
• [10] Lvovich V. F. 2012. Impedance Spectroscopy: Applications to Electrochemical and Dielectric Phenomena. Hoboken: Wiley.