Elektroeğirme yöntemiyle elde edilen polimer esaslı nanoliflerle kaplanan 316L paslanmaz çeliğin yapay vücut sıvısı ortamında korozyon inhibisyon özelliğinin incelenmesi
Surveying of the corrosion inhibition property of 316L stainless steel coated with polymer-based nanofibers obtained by electrospinning method in artificial body liquid environment
Yazar: ERSİN KAMBERLİ
Danışman: PROF. DR. FATMA KANDEMİRLİ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, içerisine çeşitli korozyon inhibitörleri (çinko asetat, nikel asetat, bakır asetat, 2 fenil tiyosemikarbazid (2F TSC), 4 fenil tiyosemikarbazid (4F TSC)) ve grafit ilave edilmiş polikaprolakton (PCL) çözeltisinden, elektroeğirme yöntemi ile  elde edilen ZnO, CuO, NiO, 2F TSC, 4F TSC ve grafit katkılı on farklı içerikte PCL tabanlı nanoliflerle ( PCL+Grafit+CuO+NiO+ZnO, PCL+ZnO+Grafit, PCL+ZnO+NiO+CuO, PCL+ZnO,  PCL+Grafit, PCL+ZnO+2F TSC, PCL+ZnO+NiO+CuO+4F TSC,  PCL+ZnO+NiO+CuO+2F TSC, yalın PCL, PCL+ZnO+4F TSC) 316L paslanmaz çeliğin (SS) yüzeyi kaplanmıştır. Farklı tipteki bu nanoliflerle kaplama yapıldıktan sonra, korozyon inhibisyon özelliklerinin araştırılması için 1 saat fosfat tampon çözeltisi (PBS) içerisinde, potansiyodinamik polarizasyon (PDP) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) gibi elektrokimyasal tekniklerle ölçüm alınmıştır, İçlerinden, en iyi performansı gösteren üç tanesiyle (PCL, PCL+ZnO, PCL+(ZnO,NiO,CuO) ) kaplama yapılmış 316L SS'lerin korozyon inhibisyonu, yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde, 0-192 saatlik zaman diliminde ayrıca ayrıntılı olarak incelenmiştir. 316L paslanmaz çeliğin korozyon dayanımı potansiyostat cihazı kullanılarak test edilmiştir. Nanolif tabakasının korozyon inhibisyon etkinliği, PDP ve EIS gibi elektrokimyasal tekniklerle ölçülmüştür. Yüzey filmlerinin yüzey morfolojileri ve kimyasal bileşimi, enerji dağıtıcı X-ışınları (SEM-EDX) ile taramalı elektron mikroskobu kullanılarak belirlendi. Numune yüzeylerinin hidrofilik doğası da temas açısı analizi ile belirlendi. Ayrıca Nyquist, Bode grafiklerinden elde edilen kırılım noktası frekansı, kaplama hasar indeksi ve kaplama delaminasyon indeksi gibi birçok parametre tartışılmıştır. Sonuçlar, seçilmiş üç nanolif örneğinin su temas açılarının PCL+(NiO,CuO,ZnO), PCL+(ZnO), PCL için sırasıyla 117o, 80o, 100o olduğunu göstermektedir. SBF içerisindeki koruma verimliliği değerleri içinse, 192 saat süre sonunda, PCL/(NiO-CuO-ZnO) %90,8 ˃ PCL/(ZnO) %89,67 ˃ PCL %85,01 sırasını izlemektedir.

Abstract:
In this study, the surface of 316L stainless steel (SS) was coated with ten different contents of polycaprolactone (PCL) nanofibers, which were obtained by electrospinning from a PCL solution containing various corrosion inhibitors (zinc acetate, nickel acetate, copper acetate, 2 phenyl thiosemicarbazide (2F TSC), 4 phenyl thiosemicarbazide(4F TSC) and graphite. The PCL-based nanofibers were doped with ZnO, CuO, NiO, 2F TSC, 4F TSC, and graphite in the following compositions: PCL+Graphite+CuO+NiO+ZnO, PCL+ZnO+Graphite, PCL+ZnO +NiO+CuO, PCL+ZnO, PCL+Graphite, PCL+ZnO+2F TSC, PCL+ZnO+NiO+CuO+4F TSC, PCL+ZnO+NiO+CuO+2F TSC, bare PCL, and PCL+ZnO+4F TSC. After coating with these different types of nanofibers, measurements were taken with electrochemical techniques such as potentiodynamic polarization (PDP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in phosphate buffer solution (PBS) for 1 hour to investigate corrosion inhibition properties. Corrosion inhibition of 316L SS coated with three of the best performing nanofiber types (PCL, PCL+ZnO, PCL+(ZnO, NiO, CuO)) in artificial body fluid (SBF) in a time period of 0-192 hours was also detailed. Corrosion resistance of 316L stainless steel was tested using a potentiostat device. The evaluation of the anti-corrosion efficiency of the nanofiber layer was measured by electrochemical techniques like PDP and EIS. The surface morphologies and chemical composition of the surface films were determined using scanning electron microscopy with energy-dispersive X-rays (SEM-EDX). The hydrophilic nature of sample surfaces was also determined by contact angle analysis. Furthermore, many parameters such as breakpoint frequency, coating damage index and coating delamination index extracted from Nyquist, Bode graphs were discussed. The results show that the water contact angles of the chosen three nanofiber samples were found to be 117o, 80o, 100o for PCL+(NiO,CuO,ZnO), PCL+(ZnO), PCL, respectively. The protection efficiency was follow an order PCL/(NiO-CuO-ZnO) 90,8% ˃ PCL/(ZnO) 89,67% ˃ PCL 85,01% in SBF solution after 192 hours.