electrochemical study on the effect of schiff base...

7
ﻣﺠﻠﻪ ﻣﻮاد و ﻓﻨﺎوري ﻫﺎي ﭘﻴﺸﺮﻓﺘﻪ دوره3 ، ﺷﻤﺎره4 ، زﻣﺴﺘﺎن1393 ، ﺻﻔﺤﺎت83 - 77 * ﻋﻬﺪه دار ﻣﻜﺎﺗﺒﺎت ﻧﺸﺎﻧﻲ: اﺻﻔﻬﺎن، ﻧﺠﻒ آﺑ ﺎد، داﻧﺸﮕ ﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ واﺣﺪ ﻧﺠﻒ آﺑﺎد، داﻧﺸﻜﺪه ﻣﻮاد، ﺗﻠﻔﻦ: 0983142291111000 ، دورﻧﮕﺎر:- ، ﭘﻴﺎم ﻧﮕﺎر: [email protected] ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ اﻟﻜﺘﺮوﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ اﺛﺮ ﻛﻤﭙﻠﻜﺲ ﺷﻴﻒ ﺑﺎز ﻛﺮوم ﺑﺮ روي ﺧﻮردﮔﻲ ﻓﻮﻻد در ﻣﺤﻴﻂ اﺳﻴﺪ ﻛﻠﺮﻳﺪرﻳﻚ ﻟﻘﻤﺎن ﻛﺮد، ﻣﺠﺘﺒﻲ ﻧﺼﺮاﺻﻔﻬﺎن* و ﻣﺤﻤﻮد زﻧﺪه دل داﻧﺸﮕﺎه آزاد اﺳﻼﻣﻲ، د اﻧﺸﻜﺪه ﻣﻮاد، ﻧﺠﻒ آﺑﺎد، اﺻﻔﻬﺎن، اﻳﺮان ﺗﺎر ﺦ ﺛﺒﺖ اوﻟ: 4 / 4 / 1393 ، ﺗﺎر ﺦ در ﺎﻓﺖ ﻧﺴﺨ اﺻﻼح ﺪه: 18 / 6 / 1393 ، ﺗﺎر ﺦ ﭘﺬ ﺮش ﻗﻄﻌ: 24 / 6 / 1393 ﭼﻜ ﺪه: در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﺑﻪ ﺗﺄﺛ ﻴﺮ ﺑﺎزدارﻧﺪﮔﻲ ﻛﻤﭙﻠﻜﺲ ﺷﻴﻒ ﺑﺎز- ﻛﺮم ﺑ] ﻧﺎم ﺑﻴﺲN - ) 2 و2 ) ﻛﺮوم[ اﺗﺎﻧﻞ ﺳﺎﻟﻴﺴﻴﻞ آﻟﺪﻫﻴﺪ( آﻣﻴﻨﻮ اﺗﻴﻞ آﻣﻴﻨﻮIII ﻛﻠﺮﻳﺪ ﺑ( ﺮ رو ي ﻓﻮﻻد ﻛﻢ ﻛﺮﺑﻦ در ﻣﺤﻴﻂ اﺳﻴﺪ ﻛﻠﺮﻳﺪرﻳﻚ5 / 0 ﻣﻮﻻر ﺑﻪ روش ﻫﺎ ي ﭘﻼر ﻳﺰاﺳﻴﻮن و ﻃﻴﻒ) ﺳﻨﺠﻲ اﻣﭙﺪاﻧﺲ اﻟﻜﺘﺮوﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲEIS ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻧﺘﺎﻳﺞ داده( ﻫﺎي آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ ﭘﻴﺸﻨﻬﺎد ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻛﻤﭙﻠﻜﺲ، ﺑﺎزدارﻧﺪه ﺧﻮﺑﻲ در ﻏﻠﻈﺖ ﻫﺎي ﻣﺘﻔﺎوت اﺳﺖ و ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﺟﺬب آن ﺑﺮ روي ﺳﻄﺢ ﻓﻠﺰ ﺑﺮ اﺳﺎس اﻳﺰوﺗﺮم ﻻﻧﮕﻤﻮﻳﺮ ﺑﺎﺷﺪ. ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﺗﺮﻣﻮدﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ ﺷﺎﻣﻞ ﺛﺎﺑﺖ ﺟﺬبads K و اﻧﺮژي آزاد ﺟﺬب0 ads G Δ در دﻣﺎي اﺗﺎق ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﻧﺸﺎن ﻣﻲ دﻫﺪ ﻛﻪ ﺑﺎزدارﻧﺪه ﻓﻮق از ﻧﻮع ﻣﺨﺘﻠﻂ آﻧﺪيً ﻋﻤﺪﺗﺎ ﺑﺎﺷﺪ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﭘﻼرﻳﺰاﺳﻴﻮن ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﺣﺪاﻛﺜﺮ راﻧﺪﻣﺎن ﺑﺎزدارﻧﺪﮔﻲ79 در ﻏﻠﻈﺖ% ppm 100 ﻛﻤﭙﻠﻜﺲ ﺷﻴﻒ ﺑﺎز ﻛﺮوم ﺑﺎﺷﺪ.) ﺗﺼﺎوﻳﺮ ﻣﻴﻜﺮوﺳﻜﻮپ اﻟﻜﺘﺮوﻧﻲSEM اﺛﺮ ﺑﺎزدارﻧﺪﮔﻲ اﻳﻦ ﺑﺎزدارﻧﺪه را ﻧﺸﺎن داد.( ﻛﻠﻤﺎت ﻛﻠ ي: ﻓﻮﻻد ﺳﺎده ﻛﺮﺑﻨﻲ، ﺑﺎزدارﻧﺪﮔﻲ ﺧﻮردﮔﻲ، ﺷﻴﻒ ﺑﺎز، ﻛﻤﭙﻠﻜﺲ ﻛﺮوم. Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base-Chromium Complex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani * and Mahmoud Zendehdel Department of Materials Science, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran Abstract: The inhibition effect of synthesized Schiff base-chromium Complex, namely Bis (N-(2,2- aminoethylamino) ethanol) salicylaldehyde) chromium (III) chloride on the corrosion of mild steel in 0.5 M HCl was investigated using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The experimental results suggest that the complex is a good corrosion inhibitor at different concentrations and its adsorption was described by the Langmuir adsorption isotherm. The adsorption isotherm parameters such as 0 ads G Δ and K ads were determined at room temperature. Polarization curves indicated that this Schiff base acts as a mixed (anodic) type inhibitor. Polarization results revealed that the inhibitor showing a maximum efficiency 79% at concentration of 100 ppm. The scanning electron micrographs (SEM) images showed significant effect of the inhibitor. Keywords: Mild Steel, Corrosion Inhibitor, Schiff base, Cr Complex. ﻳﺎدداﺷﺖ ﻓﻨﻲ

Upload: others

Post on 19-Jan-2020

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

77-83، صفحات 1393 زمستان، 4، شماره 3 دوره هاي پيشرفته و فناوريمجله مواد

دار مكاتبات عهده*

،اه آزاد اسالمي واحد نجف آباد، دانشكده مواداد، دانشگاصفهان، نجف آب :نشاني

[email protected] :نگار ، پيام-دورنگار: ،0983142291111000: تلفن

در محيط خوردگي فوالدبر روي شيف باز كروم كمپلكسمطالعه الكتروشيميايي اثر

كلريدريكاسيد

*لقمان كرد، مجتبي نصراصفهان دلمحمود زندهو

نجف آباد، اصفهان، ايران انشكده مواد،ددانشگاه آزاد اسالمي،

24/6/1393 :يرش قطعيخ پذيتار ،18/6/1393 :دهش اصالح ةافت نسخيخ دريتار ،4/4/1393 :هيخ ثبت اوليتار

ير رو) كلريد بIIIآمينو اتيل آمينو) اتانل ساليسيل آلدهيد] كروم ( 2و N- )2نام بيس [ه كرم ب -شيف باز كمپلكسير بازدارندگي به تأثدر اين مقاله :دهيچك

هاي ) پرداخته شده است. نتايج دادهEISسنجي امپدانس الكتروشيميايي ( يزاسيون و طيفي پالرها روشموالر به 5/0كلريدريك در محيط اسيدفوالد كم كربن

اساس ايزوترم النگموير هاي متفاوت است و فرآيند جذب آن بر روي سطح فلز بر كند كه اين كمپلكس، بازدارنده خوبي در غلظت آزمايشگاهي پيشنهاد مي

0و انرژي آزاد جذب adsKجذب باشد. پارامترهاي ترموديناميكي شامل ثابت يمadsG∆دهد كه بازدارنده فوق در دماي اتاق به دست آمد. نتايج مطالعات نشان مي

كمپلكس شيف باز كروم ppm 100% در غلظت 79باشد. نتايج حاصل از پالريزاسيون نشان دهنده حداكثر راندمان بازدارندگي يمعمدتا آندي از نوع مختلط

) اثر بازدارندگي اين بازدارنده را نشان داد.SEMتصاوير ميكروسكوپ الكتروني (باشد. يم

.فوالد ساده كربني، بازدارندگي خوردگي، شيف باز، كمپلكس كروم: يديكلمات كل

Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base-Chromium

Complex on Steel Corrosion in HCl Solution

Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani * and Mahmoud Zendehdel

Department of Materials Science, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran

Abstract: The inhibition effect of synthesized Schiff base-chromium Complex, namely Bis (N-(2,2-

aminoethylamino) ethanol) salicylaldehyde) chromium (III) chloride on the corrosion of mild steel in 0.5 M HCl was

investigated using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The experimental

results suggest that the complex is a good corrosion inhibitor at different concentrations and its adsorption was

described by the Langmuir adsorption isotherm. The adsorption isotherm parameters such as 0adsG∆ and Kads were

determined at room temperature. Polarization curves indicated that this Schiff base acts as a mixed (anodic) type

inhibitor. Polarization results revealed that the inhibitor showing a maximum efficiency 79% at concentration of 100

ppm. The scanning electron micrographs (SEM) images showed significant effect of the inhibitor.

Keywords: Mild Steel, Corrosion Inhibitor, Schiff base, Cr Complex.

ت شداادي

يفن

Page 2: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

پيشرفته جله مواد و فناوريهايم 1393زمستان ، 4، شماره 3 دوره - 78

مقدمه - 1هزينه صنايع خوردگي يكي از مشكالت عمده و پر

آيد. فوالد ساده كربني در نفت، گاز و پتروشيمي به شمار مي

گي اسيدي فوالد ساده اين صنايع كاربرد زيادي دارد. خورد

شويي از جمله كربني در صنعت و به خصوص در مرحله اسيد

هاي خوردگي مشكالت صنعت است و استفاده از بازدارنده

هاي مهم و موثر براي جلوگيري از خوردگي فوالد يكي از راه

]. استفاده از 2و1باشد [ هاي بسيار خورنده مي كربني در محيط

يط اسيدي با سرعت خوردگي باال آلي در محهاي بازدارنده

صورت گسترده در ه هاي اسيدي ب بسيار معمول است. محيط

شويي، توان به اسيد صنعت به كار مي رود كه از آن جمله مي

كاري صنعتي و پوسته برداري شيميايي با اسيد اشاره كرد تميز

تركيبات آلي شناخته شده، يهاي اسيد بيشتر بازدارنده. ]3[

ه اطالعات ب باشد. سولفور و اتم اكسيژن مي روژن،محتوي نيت

وسيله جذب ه ب ي آليها دهد كه بازدارنده دست آمده نشان مي

كنند. اين پديده ممكن است بر روي سطح فلز/محلول عمل مي

شده و رداريكي بين فلز باتجاذبه الكترواستا -1 طريق: زا

طبي بين قبرهم كنش دو -2، شدهباردار هاي بازدارنده ملكول

برهمكنش الكترون -3فلز اجفت الكترون آزاد در بازدارنده ب

بعضي از ].4رخ دهد [ تركيب همه موارد باال -4با فلز پاي

هاي فلز واكنش نشان هاي آلي ممكن است با يون بازدارنده

هاي دهند كه ناشي از فرايند خوردگي است و همزمان تركيب

ل دارد سرعت خوردگي را كنند كه احتما مشابه ايجاد مي

].5[ كاهش يا افزايش دهد

اي از تركيبات دسته R2C=NRشيف بازها با فرمول كلي

نمايند. طرز هاي جذبي عمل مي بازدارندهعنوان ه كه ب استآلي

توان اساس خواص مورد انتظار ميتهيه آنها آسان بوده و بر

بازها شيف هاي جانبي روي آنها ايجاد نمود. بسياري از گروه

هاي خوردگي براي فلزات مختلف در عنوان بازدارندهه ب

.]7-6ه است [بررسي قرار گرفت دهاي اسيد مور محيط

يك كتون يا آلدهيد و محصول تغليظ يك آمينبازها شيف

در مقايسه با بازها شيفبازدارندگي خوردگي باشد. مي

R2C=NR دليل حضور گروهه ي مربوطه بهاي و آلدهيدها آمين

هاي فلزات واسطه، شيف بازها به راحتي با يون .بيشتر است

كنند، كه به آنها كمپلكس شيف هاي پايدار ايجاد مي كمپلكس

براي باز شيف هاي ليگاندهاي اگرچه كمپلكس. گويند باز مي

هاي بسياري از فلزات انتقالي گزارش شده است ولي گزارش

عنوان ه ها ب كمپلكس بسيار محدودي درخصوص استفاده از اين

].11- 7[ بازدارنده خوردگي فلزات ارائه شده است

سري و همكارش به بررسي بازدارندگي خوردگي و

با (OCH3)و متوكسي (Cl)گر كلريد ارتباط عوامل جانشين

هاي فلزي آن آمينو فنول و كمپلكس - 2يكديگر در شيف باز

ن بازدارندگي پرداختند. راندما Ni(ІІ)و Cu(ІІ)) ،Co(ІІبا

1/0% در محلول 29% و كبالت 59%، نيكل 64كمپلكس مس

]. تفاوت در 12دست آمد [ه بر روي آلومينيوم ب HCLموالر

هاي شيف باز به ترتيب افزايش راندمان بازدارندگي كمپلكس

هاي شيف باز از كبالت به مس نسبت ثابت پايداري كمپلكس

گر متوكسي در حلقه داده شد. جذب الكترون در گروه جانشين

گر اتم كلر بيشتر است كه منجر به آروماتيك به نسبت جانشين

شود. در الكترون بازدارنده به فلز مي يكاهش خاصيت اهدا

گر كلر به دليل جذب نتيجه راندمان بازدارندگي در جانشين

عبدالقابر و ].13باشد [ بهتر بازدارنده بر سطح فلز بيشتر مي

رسي تأثير كمپلكس شيف باز سالپر كبالت همكارانش به بر

Co(salpr) سالپر باز و شيف(Salpr) در محلول يك موالر

افتنديآنها در]. 14روي فوالد نرم پرداختند [اسيد سولفوريك بر

فعال تيموقع كياز شيب تواند يكمپلكس م ميكه موكول حج

ز كمپلكس ا يبازدارندگ جهيسطح فلز بپوشاند، در نت يرورا بر

است. شتريب ييسالپر به تنها گانديل يبازدارندگ

مشخصات جذب و خواص يبررس قيتحق نياز ا هدف

گانديو ل كرومفلز هيبر پا يكمپلكس فلز كي يبازدارندگ

ساليسيلن - 3( - 2، هيدروكسي اتيل) آمينو]-2[( -1 باز فيش

دياس طيكربن در مح فوالد كم يبر رو دي آمينو) اتان

امپدانسو ونيزاسيپالر يها استفاده از آزمونبا كيدريكلر

در ليگاند و كمپلكس آن با كروم ييايمي. ساختار شباشد يم

اكسيژن داراي يك اتم اين شيف باز مده است. ) آ1جدول (

است و پس از تشكيل اتم اكسيژن الكلي يك فنوليك و

با سطح فلز تواند يآزاد م ليدروكسيه هاي روهكمپلكس گ

يبه اندازه كاف كمپلكس ن،يعالوه بر ا .ان دهدبرهمكنش نش

.دياز فلز را مسدود نما يتا سطح بزرگ باشد يم ميحج

Page 3: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

79 - 1393زمستان ، 4، شماره 3 دوره مجله مواد و فناوريهاي پيشرفته

.ساختار شيميايي ليگاند و كمپلكس شيف باز كروم .1 جدول

ساختار شيميايي نام

-3( -2، هيدروكسي اتيل) آمينو] -2[( -1[بيس

) كلريدІІІكروم( ]ساليسيلن دي آمينو) اتانC22H30CrN4O4Cl

- 3( -2، هيدروكسي اتيل) آمينو] -2[( -1

ساليسيلن دي آمينو) اتان

تحقيقروش - 2

سنتز بازدارنده -1- 2آمينو اتيل - 2(-2ميلي مول 2/1گرم معادل ميلي 122

84/0گرم سالسيل آلدئيد معادل ميلي 103 وآمينو)اتانل

محلول زرد رنگ شد تا يك ليتر اتانل حل ميلي 10در مول ميلي

مول ميلي 11/0گرم معادل ميلي 28در ادامه .حاصل شود

و به شد مخلوط اضافه آرامي به ) شش آبه به III( كرومكلريد

° مدت يك دقيقه با همزن مغناطيسي همزده و در دمايC 70

ه اي ب هاي قهوه كريستالتا ه مدت يك هفته نگهداري شد ب

با خلوص آزمايشگاهي ييايميمواد ش هيكل]. 15[ يدت آدس

قرار گرفته است. استفاده مورد

الكترود -2- 2

در ،كربن مورد استفاده تركيب شيميايي نمونه فوالد كم

اي هاي آزمون پالريزاسيون استوانه آمده است. نمونه )2( جدول

و متر مربع سانتي 1سطح مقطع ، متر ميلي 11شكل با قطر

متر بود كه با رزين اپوكسي مانت شد تا فقط ميلي 5ضخامت

ها با يك طرف سطح آن در معرض محلول قرار گيرد. نمونه

. ندلحيم به سيم مسي متصل شد

فوالد ساده كربني.تركيب شيميايي . 2ل جدو

عناصر درصد وزني عناصر درصد وزني

129/0 Cr 97/98 Fe

0402/0 Mo 0999/0 C

185/0 Cu 164/0 SI 0124/0 Al 342/0 Mn 0068/0 V 008/0˂ P 0066/0 Ti 0072/0 S 030/0˂ Ni

ييايميالكتروشگيري اندازه -3- 2

وسيله دستگاه ه هاي الكتروشيميايي ب گيري اندازه

Princeton Applied Research نوعPar stat 2273 .انجام شد

باشد كه در آن يمرودي سه الكتبه روش مرسوم روش كار

الكترود شمارنده پالتين، الكترود مرجع، الكترود كالومل و

هاي تافل با الكترود كاري نمونه فوالد مورد آزمون است. آزمون

+ 250تا -250ثانيه و دامنه پتانسيل ميلي ولت بر 1نرخ روبش

ي امپدانس ها استفاده گرديد. آزمون OCPبه نسبت

و ولتاژ kHz100تا MHz 1دامنه فركانس الكتروشيميايي در

AC برابرmV 5 وDC به نسبت 0برابرOCP و تعداد نقاط

ويرايش Power suiteافزار دست آمده است. از نرمه عدد ب 37

آوري اطالعات دستگاه استفاده شد. به به منظور جمع 58/2

Page 4: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

مجله مواد و فناوريهاي پيشرفته 1393 زمستان، 4، شماره 3 دوره - 80

هاي منظور رسيدن به حالت پايا قبل از انجام آزمون

دقيقه الكترود در محلول اسيد و 30ميايي، به مدت الكتروشي

در دماي ثابتي قرار داده شد. هر آزمون به منظور كاهش خطا

و پوشانندگي (%)IEPسه بار تكرار شد. راندمان بازدارندگي

سطح از روابط زير محاسبه گرديد:

100R

)RR(100

I

)II((%)IE

p

0

−=×

−=

R

)RR(

I

)II( p

0

0−

=−

نسيته جريان خوردگي در غياب ودا Iو I0كه در آن

هاي ي مختلف در آزمونها غلظتحضور بازدارنده در

نيز مقاومت الكتروليت در حضور Rp و Rپالريزاسيون و

هاي مختلف و در غياب بازدارنده در بازدارنده در غلظت

].16[ باشد يمهاي امپدانس الكتروشيميايي آزمون

الكتروني كروسكوپيمتصاوير -4- 2

هاي فوالد ساده كربني يابي ميكروساختار نمونه مشخصه

ساخت كشور (XL30)مدل فليپس SEMبا استفاده از دستگاه

ه ب SEMهاي مورد استفاده در مشاهدات هلند انجام شد. نمونه

5/0كلريدريك طور مكانيكي پوليش شد و در محلول اسيد

بدون بازدارنده و ppm 100ساعت در حضور 4موالر به مدت

حضور بازدارنده مورد بررسي قرار گرفت.

نتايج و بحث - 3

زمان -ليپتانس-1- 3

زمان براي تعيين مدت زمان الزم براي -آزمون پتانسيل

قبل از آزمون رسيدن نمونه به حالت پايا در محلول

25كه پس از زمان اد د نشان آزمون نياشد. انجام پالريزاسيون

نيپس از ا توان يثابت شده است و متقريبا ليپتانس قه،يدق

را انجام داد. ونيزاسيپالر يها زمان آزمون

ونيزاسيالرپ -2- 3

ساده فوالد يبرا ونيزاسيپالر يها يمنحن )1( شكل

و حضور ابيدر غ HClموالر 5/0محلول در كربني

) 3( . در جدولدهد يمختلف بازدارنده را نشان م يها غلظت

،يخوردگ ليمانند پتانس يخوردگ ييايميالكتروش يپارامترها

محاسبه و يخوردگ انيجر تهيو دانس يو كاتد يآند يها بيش

آورده شده است.

خوردگي انيجر تهيغلظت بازدارنده، دانس شيبا افزا

ر يبه سمت مقاد يبه آرام يخوردگ ليو پتانس افتهيكاهش

در ريياست. تغ افتهي شيكرده و راندمان افزا ليمثبت م

ازدارنده كه ب دهد ينشان م يو كاتد يآند خطوط يها بيش

.باشد يم فوق از نوع مختلط

منحني پالريزاسيون آندي و كاتدي فوالد ساده كربني در اسيد .1 شكل

، 50هاي كلريدريك نيم نرمال در غياب و حضور بازدارنده در غلظت

گرم در ليتر. ميلي 200و 100

پارامترهاي الكتروشيميايي خوردگي براي بازدارنده كروم. .3 جدول

IE(%) Icorr

(mAcm-2

)

βa (mV decade

-1)

-βc (mV decade

-1)

-Ecorr vs.

Ag/AgCl (mV)

غلظت بازدارنده

(ppm)

- 066697/0 244/96 908/88 50397/0 0

4/57 02838/0 603/65 588/94 4816/0 50

3/79 013815/0 224/58 377/77 4808/0 100

5/56 029028/0 347/71 97/91 48641/0 200

Page 5: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

81 - 1393زمستان ، 4، شماره 3 دوره مجله مواد و فناوريهاي پيشرفته

امپدانس الكتروشيميايي -3- 3

نمودار نايكويست و بد نمونه )3(و )2(هاي شكل

كلريدريك نيم موالر در فوالد ساده كربني در محلول اسيد

دهد. همان هاي مختلف بازدارنده را نشان مي حضور غلظت

شود افزايش غلظت ست مشاهده مييطور كه در نمودار نايكو

را در پي داشته كه نشان دهنده منحني يبازدارنده افزايش انحنا

همچنين افزايش ضخامت باشد. افزايش مقاومت انتقال بار مي

اليه دوگانه و نيز كاهش ظرفيت اليه دوگانه خازني نشان

د.باشدهنده افزايش بازده بازدارندگي مي

كه مقاومت انتقال بار بوده برابر با قطر Rpمقدار

دايره يا به عبارت ديگر تفاوت ميان يست شبهنمودارهاي نايكو

هاي پايين و باال كه توسط مقدار امپدانس حقيقي در فركانس

اين مقادير به .]17[ بوتال و همكاران او پيشنهاد شده است

].18[است صورت معكوس با سرعت خوردگي متناسب

هاي مختلف از ست مربوط به غلظتينمودار نايكو .2 شكل

.بازدارنده كمپلكس كروم

نمونه Log(f)حسب بر Log(Z)نيز نمودار بد )3شكل (

كمپلكس كروم را نشان بازدارنده فوالد ساده كربني در حضور

نمودارها داراي سه شود اين طور كه مشاهده مي دهد. همان مي

تمايل Log(Z)هاي باال باشند. در فركانسناحيه جدا از هم مي

به صفر شدن به همراه مقدار زاويه فازي دارد كه با افزايش

يابد. اين رفتار فركانس به مقدار صفر به سرعت كاهش مي

پاسخ طبيعي مقاومتي بوده و در ارتباط با مقاومت محلول

هاي متوسط يك رفتار خطي ميان انساست. در نواحي با فرك

Log(z) برحسبLog(f) و زاويه فازي كه -1با شيبي نزديك

كنيم. اين پاسخ رفتار درجه دارد را مشاهده مي -90تمايل به

و زاويه -1خازني بوده، يك پاسخ خازني ايدآل داراي شيب

].18درجه است [ -90

بازدارنده راي حسب فركانس ب. نمودار بد امپدانس بر3شكل

.كمپلكس كروم

آورده شده است. )4(هاي امپدانس در جدول داده نتايج

بازدارنده با افزايش غلظت دهد، نتايج نشان مياين بررسي

افزايش يافته و اين امر به معناي كاهش ميزان Rp مقدار

كاهش كمي در ppm 200 خوردگي است. البته در غلظت

آزمون خود تاييدي بر نتايج دهد كه اين مقاومت نشان مي

مدار معادل مورد استفاده در سيستم فوق در .استپالريزاسيون

نشان داده شده است. )4( شكل

پارامترهاي خازني حاصل از آزمون امپدانس.. 4 جدول

θ IE% Rp(Ωcm2) Rs(Ωcm

2) C(µf)

غلظت بازدارنده

(ppm)

- - 2/119 562/2 000072293/ -

6897/0 97/68 1/384 226/2 000039314/ 50

7437/0 37/74 1/465 13/2 000043595/ 100

7377/0 77/73 4/454 781/1 00004596/ 200

Page 6: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

مجله مواد و فناوريهاي پيشرفته 1393 زمستان، 4، شماره 3 دوره - 82

.كار گرفته شدهه مدار معادل ب .4كل ش

بازدارنده جذبترموديناميكي بررسي -4- 3

ه مشخص است، نمودار ب )5(گونه كه در شكل همان

باشد، بنابراين مي Cب بر حس C/θصورت تابعي خطي از

بازدارنده از ايزوترم النگموئر تبعيت اين توان گفت كه مي

كند كه اين ايزوترم بيانگر آن است كه خوردگي يكنواخت مي

صورت تك اليه صورت گرفته است. با در نظر ه و جذب ب

هاي جذب شده تنها گرفتن ايزوترم جذب النگموئر، مولكول

يهم كنشي بين اجزاهيچ بر يك سايت را اشغال نموده و

].19جذب شده وجود ندارد [

موالر 5/0كلريدريك منحني جذب النگمير براي فوالد در اسيد .5شكل

.در حضور بازدارنده كمپلكس كروم

ثابت جذب و انرژي ) 7(هاي شكل با استفاده از داده

- 1/23 و 200ه ترتيب آزاد جذب بازدارنده كمپلكس كروم ب

با توجه به كمتر بودن قدر مطلق كيلوژول بر مول محاسبه شد.

توان نتيجه گرفت كه مي 40 (KJ/mol)انرژي آزاد استاندارد از

جذب از نوع فيزيكي است و با توجه به منفي بودن آن جذب

]. 20باشد [ طور خود به خودي و پايدار ميه بر سطح فلز ب

] فوالد ساده 21يجي و همكارانش [مطابق با نظر بنر

شود. بنابراين طور مثبت باردار ميه كربني در اسيد كلريدريك ب

تواند رخ جذب كمپلكس كاتيوني كروم بر روي فوالد نمي

دهد و سطح هاي كلريد رخ مي دهد. در عوض جذب يون

شود. در اثر جذب الكتروستاتيك، طور منفي باردار ميه فوالد ب

طور فيزيكي ه تيوني كمپلكس شيف باز كروم بهاي كا ملكول

جذب سطح فلز شده و باعث بازدارندگي از خوردگي فوالد

. ]22[ شود مي

تصاوير ميكروسكوپ الكتروني -5- 3

حاصل از سطح EDXهاي همراه با داده SEM ريتصاو

ديدر اس يور ساعت غوطه 4پس از يفوالد يها نمونه

ازدارنده و در حضور بازدارنده در موالر بدون ب 5/0 كيدريكلر

ريتصو )الف - 6(نشان داده شده است. شكل شماره )6( شكل

SEM تصاوير .دهد ينشان م يور نمونه فوالد را قبل از غوطه

ابيدر غ دايسطح نمونه شددهد كه نشان ميوري بعد از غوطه

در حضور و ب)-6(شكل است دهيد بيبازدارنده آس

به سطح وارد شده است يخسارت كمتر زانيم بازدارنده

توان بهتر فرآيند مي EDXهاي از مقايسه داده .پ)-6(شكل

بازدارندگي را درك كرد. كاهش درصد عنصر كلر بر روي

در اثر حضور بازدارنده نشان 92/0به 46/2سطح فوالد از

زيادي كاهش يافته است. دهد كه خوردگي فوالد تا اندازه مي

ر مشاهده درصد كمي كروم بر روي سطح نمونه از سوي ديگ

تشكيل يك فيلم جذبي از بازدارنده را بر روي سطح فوالد

كند. اثبات مي

گيري نتيجه - 4

، راندمان ppm 100تا غلظت غلظت بازدارنده شيبا افزا -1

يافت. شيافزا% 79بازدارندگي تا

.دباش يمعمدتا آندي بازدارنده فوق از نوع مختلط -2

فرايند جذب بازدارنده كروم از ايزوترم النگمير تبعيت -3

كند مي

كند كه جذب مقادير منفي انرژي آزاد گيبس بيان مي -4

از به صورت خودبخودي است و عمدتابازدارنده كمپلكس

فيزيكي است.نوع

رفتار بازدارندگي بر يدييتأ يالكترون كروسكوپيم ريتصاو -5

.باشد يم كروم باز فيبازدارنده كمپلكس ش

Page 7: Electrochemical Study on the Effect of Schiff Base ...research.iaun.ac.ir/pd/mnasr-esfahani/pdfs/PaperM_5229.pdfComplex on Steel Corrosion in HCl Solution Loghman Kord, Mojtaba Nasr-Esfahani

83 - 1393تان زمس، 4، شماره 3 دوره هاي پيشرفته و فناوريمجله مواد

براي فوالد خام (الف) و EDXهاي با دادههمراه SEMتصاوير .6شكل

بدون بازدارنده (ب) و HClموالر 5/0وري در محلول فوالد بعد از غوطه

ه (پ).در حضور بازدارند

يسپاسگزار

از معاونت محترم پژوهشي دانشگاه آزاد اسالمي واحد

هاي اين پژوهش هزينههاي مالي نجف آباد بابت كمك

.شود سپاسگزاري مي

مراجع

1. Benali, O., Larabi, L., Traisnel, M., Gengember L. and

Harek, Y., Applied Surface Science, 2007, 253, 6130-

6139.

.35 ،27 سال نوزدهم، 1388 پژوهش نفت، ،م گلعذار ،ك رئيسي ،چ الجوراني .2

3. Ashossi-Sorkhabi, h., Majidi, M.R., Seyyedi, K., Applied

Surface Science, 2004, 225, 176-185.

4. Morad, M.S., Sarhan, A.A.O., Corrosion Science, 2008,

50, 744-753.

5. Rangelov, S., Mircheva, V., Corrosion Science, 1996,

38, 301.

6. Prabhu, R.A., Venkatesha, T.V., Shanbhag, A.V.,

Kulkarni, G.M., Kalkhambkar, R.G., Corrosion Science,

2008, 50, 3356–3362.

7. Küstü, C., Emregül, K.C., Atakol, O., Corrosion Science,

2007, 49, 2800–2814.

8. Talati, J.D., Desai, M.N., Shah, N.K., Material

Chemistry Physics, 2005, 93, 54–64.

9. Amin, M.A., Abd El-Rehim, S.S., El-Sherbini, E.E.F.,

Bayoumi, R.S., Electrochimica Acta, 2007, 52, 3588–

3600.

، 1392 ،سي مواد مجلسيدمجله مهننصراصفهاني م، اشرفي ع، ،ب جعفري .10

2 ،67-76.

11. Abdallah, M., Corrosion Science, 2002, 44(4), 717-728.

12. Bouklah, M., Ouassini, A., Hammouti, B., Applied

Surface Science, 2005, 250, 50.

13. Sari N., Aytac, A., Asian Journal of Chemistry, 2009,

21(2) 839-848.

14. Abdel-Gaber, A.M., Masoud, M.S., Khalil, E.A.,

Corrosion Science, 2009, 51, 3021-3024.

15. Shokry, H., Yuasa, M., Sekine, I., Issa, R.M., El-

Baradie, H.Y., Gomma, G.K., Corrosion Science, 1998,

40(12), 2173–2186.

16. Shukla, S.K., Singh, A.K., Ahamad, I., Quraishi, M.A.,

Materials Letters, 2009, 63, 819–822.

17. Bentiss, F., Lagrenee, M., Traisnel, M., Journal of

Applied Electrochemistry, 2001, 31, 41–48.

18. Derya Lece, H., Emregül, K.C., Atakol, O., Corrosion

Science, 2008, 50, 1460–1468.

19. Kosari, A., Momeni, M., Parvizi, R., Zakeri, M.,

Corrosion Science, 2011, 3058-3067.

20. Emregul, K., Kurtaran, R., Atacol, O., Corrosion

Science, 2003, 45, 2803-2817.

21. G. Benerijee, S.N. Mahotra, Corrosion (NACE), 1992,

48, 10–15.

22. M.S. Morad, Corrosion Science, 1992, 50, 436–448