Düşük karbon çeliğinin H2SO4 ortamındaki korozyonuna bazı iletken polimer kaplamaların etkisinin deneysel ve teorik incelenmesi
Experimental and theoretical investigation of efficiencies of some conducting polymer coatings on the corrosion of steel in H2SO4 medium
Yazar: ROVSHAN HASANOV
Danışman: PROF. DR. SEMRA BİLGİÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Korozyon = Corrosion ; Çelik-metal = Steel-metal

Özet:
Bu çalışmada düşük karbon çeliğinin 1 M H2SO4 ortamındaki korozyonuna 0.1 M monomer + 0.3 M okzalik asit ortamında elektropolimerizasyonla oluşturulan polipirol (PPY), polianilin (PANİ), poli(N-etil anilin) (PNEA) tek tabaka kaplamaları ve PPY/PANİ, PANİ/PPY, PPY/PNEA, PNEA/PPY çift tabaka kaplamaları ve PPY-PANİ, PPY-PNEA kopolimer kaplamasının etkisi incelenmiştir. Bu iletken polimer tabakalarının her biri ile kaplı çelik, 1M H2SO4 ortamında farklı bekleme sürelerinde tutularak akım-potansiyel eğrileri elde edilmiş, bu eğriler yardımıyla korozyon parametreleri belirlenmiştir.Tek tabaka polimer kaplamalar ile yapılan deneylerde korozyon akım yoğunluklarının bekleme süresinin artmasıyla arttığı, 180 dakikalık bekleme süresi sonunda bile korozyon akım yoğunluklarının kaplanmamış çeliğin korozyon akım yoğunluğundan düşük olduğu bulunmuştur.Çift tabaka ve kopolimer tabakalarla kaplı çelik elektrotta ise korozyon akım yoğunlukları bekleme süresine bağlı olarak düzenli bir değişim göstermemekle birlikte 180 dakikadan 300 dakikaya kadar değişen bekleme süreleri sonunda korozyon akım yoğunluklarının çıplak çeliğin korozyon akım yoğunluğundan çok daha düşük olduğu belirlenmiştir.Deneysel bulgulardan çeliğin 1 M H2SO4 ortamındaki korozyonunu önlemede çift tabaka ve kopolimer kaplamaların tek tabaka kaplamalardan daha iyi etkinlik gösterdiği sonucuna varılmıştır.Teorik incelemelerde PPY ve PANİ'yi temsilen optimize edilmiş indirgenmiş ve yükseltgenmiş dimerler oluşturulmuş ve bu dimerlerin Fe atomu yokluğunda ve varlığında HOMO ve LUMO enerji farkları ölçülmüştür. Elde edilen teorik sonuçların deneysel bulgularla uygunlukta olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of polypyrrole (PPY), polyaniline (PANI) poly(N-ethyl aniline) (PNEA) monolayer coatings, PPY/PANI, PANI/PPY, PPY/PNEA, PNEA/PPY bilayer coatings and PPY-PANI, PPY-PNEA copolymer coatings, which were formed on the steel surface by electropolymerization in 0.1 M monomer + 0.3 M oxalic acid medium, on the corrosion of the low carbon steel in 1M H2SO4 medium have been investigated. Steel electrodes, which were coated with each of these conductive polymer layers, were held in 1 M H2SO4 medium for various immersion time, in order to obtain current potential curves, and with the help of these curves the corrosion parameters have been determined.The corrosion current densities of steel electrodes, coated with monolayer polymer coatings, increase as immersion time increases, however, even at the end of 180 minutes of immersion time, corrosion current densities have been found to be lower than that of uncoated steel. As for bilayer polymer and copolymer coated steels, the corrosion current densities change regularly depending on the immersion time; nevertheless, at the end of various periods from 180 up to 300 minutes of immersion time, the corrosion current density is much lower than that of the uncoated steel.According to the experimental results, it is concluded that bilayer and copolymer coatings have better inhibition efficiencies than monolayer coatings on the prevention of the steel in 1 M H2SO4.Optimized structures of reduced and oxidized dimers as the representatives of PPY and PANI have been found theoretically. The differences between HOMO and LUMO energies of these dimers in the presence and absence of Fe atom have been calculated. Obtained theoretical results have found to be consistent with experimental findings.