Αξιολόγηση προστασίας οργανικών επιστρωμάτων σε κράματα αλουμινίου

Δέσποινα, Κεφαλά; Kefala, Despoina

dc.contributor.author	Δέσποινα, Κεφαλά	el
dc.contributor.author	Kefala, Despoina	en
dc.date.accessioned	2019-09-13T07:03:08Z
dc.date.available	2019-09-13T07:03:08Z
dc.date.issued	2019-09-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49215
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16551
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Οξείδωση αλουμινίου	el
dc.subject	Κινητική υποβάθμισης αλουμινίου	el
dc.subject	EIS	el
dc.subject	LPR	el
dc.title	Αξιολόγηση προστασίας οργανικών επιστρωμάτων σε κράματα αλουμινίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτροχημεία	el
heal.classification	Φυσικοχημεία	el
heal.classification	Material science	en
heal.classification	Electrochemistry	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-02-21
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη επικαλυμμένου αλουμινίου με οργανικές επιστρώσεις, με στόχο την κατανόηση και την ερμηνεία των φαινομένων που συμβαίνουν κατά την υποβάθμισή τους και την κατάταξή τους ως προς την προστασία που αυτές παρέχουν ως προς τη διάβρωση. Ειδικότερα, τα δοκίμια αποτελούνται από κράμα αλουμινίου επικαλυμμένο με τέσσερα είδη οργανικών επιστρώσεων, με βάση πολυεστέρα, πολυβινυλοχλωρίδιο και εποξειδικές ενώσεις. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της φασματοσκοπίας ηλεκτροχημικής εμπέδησης (EIS), η τεχνική της βολταμμετρίας γραμμικής σάρωσης και η τεχνική της επιταχυνόμενης γήρανσης (filiform corrosion). Αρχικά, εφαρμόστηκε η μέθοδος της φασματοσκοπίας ηλεκτροχημικής εμπέδησης σε δοκίμια παθητικοποιημένου αλουμινίου, επικαλυμμένα με οργανικές επιστρώσεις εμβαπτισμένα σε υδατικό διάλυμα NaCl. Κατά την τεχνική αυτή, καταγράφεται η εμπέδηση του προς μελέτη συστήματος, όταν σε αυτό εφαρμόζεται ένα περιοδικό σήμα δυναμικού μικρού πλάτους. Ως εμπέδηση ορίζεται ο λόγος της τάσης προς την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος για μία συγκεκριμένη συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος και αναπαρίσταται ως μιγαδικός αριθμός. Η μέθοδος της φασματοσκοπίας ηλεκτροχημικής εμπέδησης δύναται να προσφέρει πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά της ηλεκτροχημικής διεπιφάνειας και τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε αυτήν. Ειδικότερα, τα πειραματικά αποτελέσματα ανέδειξαν τις δράσεις που συμβαίνουν κατά την υποβάθμιση των δοκιμίων, όπως τη μείωση της αντίστασης του προστατευτικού στρώματος, την ανάπτυξη και διάρρηξη του παθητικού στρώματος και την ενεργό διάλυση του μετάλλου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της δεδομένης μεθόδου, τόσο σε όξινα όσο και σε ουδέτερα ηλεκτρολυτικά διαλύματα, ως πιο αξιόπιστες οργανικές επιστρώσεις αναδείχθηκαν εκείνες που αποτελούνται κυρίως από πολυεστέρα και εποξειδικές ενώσεις, ενώ λιγότερο αποτελεσματικά αποδείχθηκαν επιστρώματα με βάση το πολυβινυλοχλωρίδιο. Η μέθοδος της επιταχυνόμενης γήρανσης είναι μία τεχνική προσδιορισμού της αντίστασης ενός υλικού στην ινώδη διάβρωση. Κατά τη συγκεκριμένη τεχνική, η αξιολόγηση των δοκιμίων βασίζεται στις επιπτώσεις μιας διαδικασίας χημικής καταπόνησης σε δοκίμια, τα οποία έχουν χαραχθεί με συγκεκριμένο τρόπο. Η μέθοδος εμφάνισε αποτελέσματα αντίστοιχα με αυτά της εμπέδησης, με τις εποξειδικές επιστρώσεις και τις επιστρώσεις πολυεστέρα να έχουν την πιο σταθερή απόδοση. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της βολταμμετρίας γραμμικής σάρωσης, κατά την οποία καταγράφηκε η απόκριση ενός δοκιμίου παθητικοποιημένου αλουμινίου εμβαπτισμένου σε υδατικό διάλυμα NaCl, όταν σε αυτό εφαρμόστηκε γραμμικά μεταβαλλόμενο δυναμικό κοντά στο δυναμικό διάβρωσης, με την ταχύτητα σάρωσης να διαφέρει σε κάθε πειραματική διαδικασία. Η μέθοδος αυτή αποκάλυψε τις τιμές του δυναμικού ανοιχτού κυκλώματος που αναμένονται για παθητικοποιημένο και ενεργό αλουμίνιο καθώς επίσης και την τιμή του δυναμικού διάρρηξης του οξειδίου του αλουμινίου. Εφαρμόστηκε η τεχνική Tafel και υπολογίστηκαν οι αντίστοιχοι συντελεστές. Τέλος, αναπτύχθηκαν μοντέλα ικανά να αναπαράγουν και να προβλέψουν τα πειραματικά αποτελέσματα της φασματοσκοπίας ηλεκτροχημικής εμπέδησης και της βολταμμετρίας. Η μοντελοποίηση των βολταμμετρικών καμπυλών έγινε θεωρώντας ότι η ενεργή ηλεκτροδιάλυση του αλουμινίου μπορεί να συμβεί σε περιοχές χαμηλής καλυπτικότητας από το παθητικό στρώμα, ενώ η οξειδοαναγωγική δράση που οδηγεί στη δημιουργία ή στην αναγωγή του παθητικού στρώματος συμβαίνει παρουσία νερού. Η μοντελοποίηση των φασμάτων ηλεκτροχημικής εμπέδησης βασίστηκε σε ένα πιο πεπλεγμένο κινητικό μοντέλο καθώς η μέθοδος επιτρέπει την ανίχνευση των διαφόρων σταδίων με μεγαλύτερη ευκολία. Επομένως, θεωρήθηκε ότι το σύστημα του παθητικοποιημένου αλουμινίου αποτελείται από δύο διεπιφάνειες. Στη διεπιφάνεια του μετάλλου με το οξείδιό του, συμβαίνει η οξείδωση του μετάλλου, ενώ στη διεπιφάνεια οξειδίου/ηλεκτρολυτικού διαλύματος συμβαίνει η ενεργός διάλυση του οξειδίου, η προσρόφηση οξυγονούχων ειδών και ενσωμάτωσή τους στο στρώμα του οξειδίου.	el
heal.abstract	The scope of the present thesis is the understanding and interpretation of the phenomena taking place during the degradation of coated aluminum and the evaluation of the protective action of the coatings against corrosion.More specifically,aluminum samples were coatedby four different coatings based on polyester, polyvinyl chloride and epoxy constituents of different thickness. The elucidation of the phenomena as well as the evaluation of the coatings were based onelectrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear sweep voltammetry (LSV) and accelerated corrosion (filiform corrosion) tests.Electrochemical impedance spectroscopy was applied to passivated aluminum samples, coated with organic coatings, immersed in aqueous NaCl solution. In this technique, the (complex) impedance of the studied system is recorded, while a small amplitude periodic potential signal is applied. Electrochemical impedance spectroscopy was capable of revealing information on the electric properties of the electrochemical interface, as well as the reactions taking place on it. More specifically, the experimental results revealed the degree of degradation of the protective coating (decrease of the coating resistance), aswell as the reactions occurring during degradation, such as the growth and fracturing of the passive film and the metal dissolution. According to EIS results, in acidic as well as in neutral electrolytic solutions, the coatings composed of polyester and epoxy constituents were proved more reliable, while polyvinyl coatings were revealed less effective.The accelerated corrosion test used was meant to determine material resistance against filiform corrosion. The evaluation is based on the impact of a chemical stress procedure applied to the samples, which are scribed in a predefined manner. The accelerated corrosion test results revealed that epoxy and polyester coatings had the most stable performance. Subsequently, linear sweep voltammetry was used, wherethe response of a passivated aluminum sample, immersed in aqueous NaCl solution, is recorded, while the potential is swept linearly, near the corrosion potential. The method elucidated the values of open circuit potentials expected for passive and activealuminum, as well as the value of pitting potential. Tafel extrapolation gave information about the expected Tafel coefficients. Finally, models capable of reproducing and predicting electrochemical impedance spectra and voltammetric curves were developed. The voltammetry modeling was accomplished by taking into account the active electrodissolution of aluminum from areas of low oxide coverage, and the redox reaction leading to the growth and reduction of the passive film in the presence of water. Electrochemical impedance spectra modeling was based on a more complex kinetic model, since this technique allows the detection of mutlistep electrode reactions more easily. Therefore, it was considered that the passive aluminum system consists of two interfaces.At the metal/oxide interface, the metal oxidation takes place, 8while at the oxide/electrolytic solution interface, the oxide active dissolution, the oxygenspecies adsorption and their incorporation in the oxide film take place	en
heal.advisorName	Καραντώνης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Ωραιοπούλου, Βάσω	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ). Εργαστήριο Φυσικοχημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	90 σ.
heal.fullTextAvailability	true