Композиционные покрытия с наноконтейнерами из слоистых двойных гидроксидов, заполненных ингибитором коррозии (2023)
Представлен новый способ формирования на магниевых сплавах композиционных
покрытий на основе оксидной матрицы, получаемой плазменным электролитическим
оксидированием и модифицированной слоистыми двойными гидроксидами (СДГ), за-
груженными ингибитором коррозии. Методом сканирующей электронной микроскопии
и рентгенофазового анализа доказано формирование СДГ, состоящих из гидроталькита.
Методом электрохимической импедансной спектроскопии установлено электрохимическое поведение материала с защитным покрытием. Наилучшими антикоррозионными свойствами обладает покрытие, полученное синтезом слоистого двойного гидроксида
на предварительно сформированном ПЭО-слое с одновременной интеркаляцией в межслоевое пространство олеата натрия (|Z|f = 0,1 Гц = 1,24·106 Ом·см2).
The new method of the composite coating formation on the magnesium alloy is presented. These
coatings include the oxide matrix, obtained using plasma electrolytic oxidation, modified with
layered double hydroxides (LDH) loaded with a corrosion inhibitor.
The formation of LDH consisting of hydrotalcite was confirmed by scanning electron microscopy and X-ray phase analysis.
The electrochemical behavior of the material with protective coatings was established
using the electrochemical impedance spectroscopy. The coating obtained using the synthesis
of layered double hydroxide on a preliminarily formed PEO-layer with simultaneous intercalation
of sodium oleate into the interlayer space (|Z|f=0.1 Hz = 1.24·106 Ω·cm2) has the best
anticorrosive properties.
Идентификаторы и классификаторы
Использование магния и его сплавов в различных отраслях промышленности обусловлено совокупностью их положительных качеств: низкой плотностью, высокой удельной прочностью, отличной механической обрабатываемостью.
Но, несмотря на эти преимущества, существует ряд недостатков, ограничивающих применение магния и его сплавов: высокая электрохимическая активность и, как следствие, низкая коррозионная стойкость.
Список литературы
- Bahmani A. et al. Corrosion behavior of severely plastically deformed Mg and Mg alloys // J.
Magnes. Alloy. 2022. Vol. 10 (10). P. 2607–2648. - Xie D. et al. Microstructure and mechanical property of a novel heat-resistant Mg-Ca-Mn based alloy // Mater. Charact. 2022. Vol. 194. P. 112428.
- Yang Y. et al. Research advances in magnesium and magnesium alloys worldwide in 2020 // J.
Magnes. Alloy. 2021. Vol. 9 (3). P. 705–747. - Song G.L., Atrens A. Corrosion mechanisms of magnesium alloys // Adv. Eng. Mater. 1999. Vol. 1 (1). P. 11–33.
- He D. et al. In-vitro corrosion behaviors of extruded Mg–Ga alloys in alpha minimum essential
medium // Corros. Sci. 2022. Vol. 208. P. 110621. - Umoren S.A., Abdullahi M.T., Solomon M.M. An overview on the use of corrosion inhibitors for the corrosion control of Mg and its alloys in diverse media // J. Mater. Res. Technol. 2022. Vol. 20. P. 2060–2093.
- Gnedenkov A.S. et al. Localized currents and pH distribution studied during corrosion of MA8 Mg alloy in the cell culture medium // Corros. Sci. 2020. Vol. 170. P. 108689.
- Gnedenkov A.S. et al. Control of the Mg alloy biodegradation via PEO and polymer-containing
coatings // Corros. Sci. 2021. Vol. 182. P. 109254. - Wang X. et al. Active corrosion protection of super-hydrophobic corrosion inhibitor intercalated Mg–Al layered double hydroxide coating on AZ31 magnesium alloy // J. Magnes. Alloy. 2020. Vol. 8 (1). P. 291–300.
- Cui X.J. et al. Properties of polydimethylsiloxane hydrophobic modified duplex microarc oxidation/ diamond-like carbon coatings on AZ31B Mg alloy // J. Magnes. Alloy. 2021. Vol. 9 (4). P. 1285–1296.
- Feng J., Pan Yu., Yang M. et al. A lactoglobulin-composite self-healing coating for Mg alloys // ACS Appl. Bio Mater. 2021. Vol. 4 (9). P. 6843–6852. https://doi.org/10.1021/acsabm.1c00560
- Zahedi A.V. et al. Influence of pH value and Zn/Ce cations ratio on the microstructures and corrosion resistance of LDH coating on AZ31 // Corros. Commun. 2022. Vol. 5. P. 73–86.
- Sun M. et al. Self-healing plasma electrolytic oxidation coatings doped with benzotriazole loaded halloysite nanotubes on AM50 magnesium alloy // Corros. Sci. 2016. Vol. 111. P. 753–769.
- Chen Q. et al. Formation of self-healing PEO coatings on AM50 Mg by in-situ incorporation of zeolite micro-container // Corros. Sci. 2022. Vol. 209. P. 110785.
- Li C.-Y. et al. In vitro degradation and cytocompatibility of a low temperature in-situ grown selfhealing Mg-Al LDH coating on MAO-coated magnesium alloy AZ31 // Bioact. Mater. 2020. Vol. 5 (2). P. 364–376.
- Гнеденков С.В., Синебрюхов С.Л., Хрисанфова О.А. и др. Свойства покрытий, сформированных на магниевом сплаве МА8 методом плазменного электролитического оксидирования // Вестн. ДВО РАН. 2010. № 5. С. 35–46.
- Xu W., Birbilis N., Sha G. et al. A high-specific-strength and corrosion-resistant magnesium alloy // Nat. Mater. 2015. Vol. 14 (12). P. 1229–1235. https://doi.org/10.1038/nmat4435
- Krishnapriya Veedu Karattu, Thejus Peringattu Kalarikkal, Nithyaa Jayakumar, Nishanth
Karimbintherikkal Gopalan. Anticorrosive performance of Mangifera indica L. leaf extract-based hybrid coating on steel // ACS Omega. 2019. Vol. 4 (6). P. 10176–10184. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b00632 - Guo L., Wu W., Zhou Y. et al. Layered double hydroxide coatings on magnesium alloys: A review // J. Mater. Sci. Technol. 2018. Vol. 34 (9). P. 1455–1466. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.03.003
Выпуск
Другие статьи выпуска
Проведено сравнение образцов аморфного кремнезема и алюмосиликата натрия, по-
лученных из отходов производства риса (шелухи и соломы) и надземной части хвощей
(полевого и зимующего), с реактивом диоксида кремния и коммерческими образцами
кремнийсодержащих энтеросорбентов по ряду физико-химических показателей.
Установлено фазовое состояние образцов (аморфное и аморфно-кристаллическое), описаны их ИК-спектры поглощения в области 400–4000 см-1, найдены значения насыпной плотности (от 28 до 631 кг/м3), рН водной вытяжки (от 5,6 до 9,6) и содержания водорастворимых веществ (от 7 до 35 %).
Определена адсорбционная активность всех исследованных образцов по метиленовому синему в нейтральной среде (3–264 мг/г), а для энтеросорбентов и алюмосиликата натрия из соломы риса – в среде желудка (рН 2) и двенадцатиперстной кишки (рН 7,5). Показано, что адсорбционная активность кремнийсодержащих сорбентов из растительного сырья сопоставима с коммерческими энтеросорбентами.
Рассмотрены результаты исследования технологии регенерации сорбентов нефти и нефтепродуктов после отработки ими своего ресурса.
Предложены технологическая схема регенерации и ее аппаратурное оформление, позволяющие за один этап очистить отработанный сорбент (на основе керамзита, перлита, вермикулита, пеносиликата) от углеводородов и повторно его модифицировать.
Установлены оптимальные температурные режимы процессов регенерации по разработанной технологии.
Определение нефтеёмкостных характеристик регенерированных сорбентов свидетельствует о сохранении ими сорбционной емкости по отношению к нефтепродуктам.
Преимуществами разработанной технологии восстановления свойств сорбента являются простота в осуществлении и экономическая рациональность.
Полученные результаты открывают возможность широкого применения разработанного способа регенерации для восстановления свойств отработанных алюмосиликатных сорбентов.
Разработан новый метод гравиметрического определения содержания смол в нефти, нефтепродуктах и асфальтосмолопарафиновых отложениях (АСПО). Перед выделе-смол из исследуемых образцов предложено на первом этапе удалять парафины и асфальтены сорбцией на окиси алюминия, силикагеле или кремнеземе из рисовой шелухи, а затем проводить выделение смол смесью этилового спирта и толуола. Разработанный метод позволяет проводить анализ с погрешностью 5–10 % в течение 1 дня. Технико-экономические показатели улучшены за счет одновременного определения содержания парафинов и асфальтенов в анализируемом объекте.
Проведено комплексное исследование соединения γ-NH4Zr(HPO4)(PO4) методами РФА, ТГ-ДТА, ИК и ЯМР (1H, 31P, ВМУ) спектроскопии. Наличие двух типов фосфатных групп в структуре γ-NH4Zr(HPO4)(PO4) подтверждено присутствием характеристических полос в ИК спектре и сигналов в спектре ЯМР ВМУ 31P. Методами ИК и ЯМР спектроскопии изучены особенности водородной связи в соединении, установлено наличие независимо протекающих диффузионных движений протонов и сорбированных молекул воды. Методом дифференциального термического анализа исследован процесс разложения соединения.
Прямым сжиганием в калориметре KL-5 определена удельная теплота сгорания гидрата додекагидро-клозо-додекабората 2,4-диамин-6-метил-1,3,5-триазина, из которой рассчитаны его стандартные энтальпии сгорания (–14606 кДж/моль) и образования (–797 кДж/моль). С привлечением ДСК, ТГ, РФА, ИК и ХМС установлено, что на первой стадии термораспада (С4Н7N5Н)2[B12H12]∙Н2О (265−290 оС) выделяется ацетонитрил,в результате горения которого может развиваться температура до 4700 оС. В условиях калориметрической бомбы (высокое давление кислорода и температура) это вызывает полное сгораниe продуктов полураспада (С4Н7N5Н)2[B12H12]∙Н2О без образования В–С–N-содержащих остатков. Обсуждается важность учета влияния состава продуктов сгорания соединений аниона [B12H12]2− на точность расчета их термодинамических характеристик.
Представлены результаты исследований, направленных на оптимизацию контроля скорости резорбции магния и его сплавов в коррозионной среде.
Покрытия на сплавах магния, полученные методами плазменного электролитического оксидирования, позиционируются как биоактивные и используются в качестве антикоррозионных, обеспечивая контролируемое растворение металлического (магниевого) имплантата в среде организма человека.
В качестве подложки для формируемых защитных слоев в работе использовали сплав магния системы Mg–Mn–Ce. Исследованы морфология, фазовый и элементный состав защитных слоев, сформированных на поверхности металла.
Сравнительный анализ физико-химических свойств образцов с покрытиями указывает на возможность варьирования защитных характеристик и коррозионного разрушения материала подложки за счет использования карбонат-замещенного гидроксиапатита, характеризующегося повышенной растворимостью.
Фотокатализаторы на основе TiO2–WO3–CoWO4 оксидных слоев на титане сформированы методом плазменно-электролитического оксидирования в тетраборатно-вольфраматных электролитах с добавлением ацетата кобальта и ЭДТА при соотношениях W:Co
равных 3:1, 1:1 и 1:3.
Все сформированные покрытия содержат кристаллические фазы CoWO4 и WO3. По результатам энергодисперсионного анализа концентрация вольфрама в составе ПЭО покрытий варьируется в пределах 11–17 ат.%, содержание кобальта ~4–9 ат.%.
Соотношение W:Co в полученных покрытиях соответствует соотношению этих элементов в электролитах.
Значения ширины запрещенной зоны, определенные методом Тауца для прямого разрешенного перехода, составляют 2,4–2,5 эВ и не зависят от соотношения W:Co в составе покрытий.
Показано, что все сформированные покрытия проявляют фотокаталитическую активность в реакции разложения MO в условиях видимого и УФ облучения.
Фотокаталитическая активность образцов Ti/W:Co в значительной степени зависит от соотношения в их составе W:Co.
Наиболее высокую активность проявляют образцы, в которых соотношение W:Co = 3:1, степень деградации метилового оранжевого в их присутствии составляет ~82 %.
Разработан новый простой метод получения кубических фторидных пирохлоров индия(III) и галлия(III), основанный на применении в качестве прекурсоров впервые синтезированных комплексных фторидов Cs[Cu(H2O)4]InF6 и Cs[Cu(H2O)4]GaF6 и их дегидратации в статической атмосфере воздуха в интервале температур 20–160 oC в течение 25–30 мин. Разработанный метод имеет значительные преимущества по сравнению с существующими методами получения фторидных пирохлоров, использующими твердофазные реакции исходных компонентов с одновременным их фторированием газообразным F2 при 450–600 oC в течение 6–10 ч или взаимодействие соответствующей смеси компонентов в запаянных серебряных, платиновых или золотых трубках в интервале температур 600–1000 oC в течение 8–10 дней с последующим закаливанием.
Статья представляет собой краткий обзор истории, структуры, научных направлений и результатов, полученных в Институте химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, прежде всего ориентированных на практическую реализацию исследований и разработок, с дня его основания в 1971 г.
В статье приведены основные направления научных исследований Тихоокеанского
океанологического института им. В.И. Ильичёва ДВО РАН: комплексные гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические исследования, разработка новых методов и технических средств исследования океана и атмосферы, применение дистанционных
методов, создание и анализ баз океанологических данных. Кратко изложены важнейшие
результаты и перспективы исследований.
На основе архивных материалов прослежены основные этапы становления Дальневосточного отделения РАН, приведена хронология основных научноорганизационных событий с 1969 г. (год принятия правительственного решения об образовании Дальневосточного научного центра АН СССР) до наших дней.
Издательство
- Издательство
- ДВО РАН
- Регион
- Россия, Владивосток
- Почтовый адрес
- Светланская ул., 50
- Юр. адрес
- Светланская ул., 50
- ФИО
- Кульчин Юрий Николаевич (Руководитель)
- E-mail адрес
- dvo@hq.febras.ru
- Контактный телефон
- +7 (383) 3301518
- Сайт
- http://www.febras.ru