Corrosion behavior of Super-hydrophobic film on Copper in seawater

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε μια καινοτόμος διεργασία, για το σχηματισμό σύνθετης οργανικής επίστρωσης σε υπόστρωμα χαλκού, με τη μορφή λουλουδιών «flower-like», η οποία έχει υπερ-υδρόφοβες ιδιότητες, καθώς και η επίδρασή της στην επιδεκτικότητα σε διάβρωση του χαλκού. Το στρώμα σχηματίστηκε πάνω σε ενεργή επιφάνεια του χαλκού, η οποία προηγουμένως είχε λειανθεί έως 1500 SiC και προσβληθεί με ΗΝΟ3, για την απομάκρυνση τυχόν οξειδίων. Η υπέρ-υδρόφοβη σχηματίστηκε με την εμβάπτιση των δοκιμίων για διάστημα δέκα (10) ημερών σε διάλυμα μυριστικού οξέος (CH3(CH2)12COOH) 0.06Μ, σε αιθανόλη, το οποίο προσροφάται χημικά πάνω στην επιφάνεια του χαλκού. Για τη μελέτη της υπερ-υδρόφοβης επιφάνειας που προέκυψε, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της Γωνίας Επαφής (Contact Angle), παρατηρήσεις στο Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης (SEM), και σε Μικροσκόπιο Ατομικής Δύναμης (AFM). H συμπεριφορά σε διάβρωση μελετήθηκε με ηλεκτροχημικές μετρήσεις Ανοιχτού Κυκλώματος, καθώς και Ποτενσιοδυναμικές Καμπύλες, σε διάλυμα NaCl 3.5%. Όλα τα πειραματικά αποτελέσματα απέδειξαν σαφή βελτίωση της συμπεριφοράς σε διάβρωση των υπερ-υδρόφοβων επιφανειών. Ο παγιδευμένος αέρας στις νάνο-εσοχές της οργανικής επίστρωσης που δημιουργήθηκε θεωρείται ότι παρέχει τις υπέρ-υδρόφοβες ιδιότητες των χημικά προσβεβλημένων επιφανειών.

A novel strategy for, the formation of a composite interface composed of the flower-like surface nanostructures, and how that innovative super-hydrophobic film affects corrosion behavior of the material, was studied within the present Thesis. The film was formed on the fresh copper surface. The super-hydrophobic film was pretreated by myristic acid (n-tetradecanoic acid), (CH3(CH2)12COOH) chemically adsorbed onto the copper wafer. The film structure was probed with contact angle measurement (CA), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM). Moreover, the corrosion resistances of bare and modified samples in seawater were investigated by Open Circuit and Potentiodynamic Polarization Measurements (PPM). Experimental results show that the corrosion resistance of Cu with super-hydrophobic surface was improved remarkably, because of its unique nanostructure. All experimental results proved that the super-hydrophobic surface can improve the corrosion resistance of copper significantly. The air trapped in the nanocrevices of the film was suggested to be responsible for the superior water-repellent property.