Влияние соединений церия в составе гибридных полимерсодержащих покрытий на коррозионную активность магния и его сплавов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе представлен способ формирования гибридного защитного покрытия на сплаве МА8 методом плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) с последующей импрегнацией полученного гетерооксидного слоя соединениями церия и обработкой биополимером. ПЭО-покрытие обладает развитой поверхностью и содержит магний, кислород, кальций и фосфор, что придает ему биоактивные свойства. Внедрение в состав покрытия нитрата церия повышает коррозионную стойкость, не нарушая структуру покрытия. Электрохимические исследования методами электрохимической импедансной спектроскопии и потенциодинамической поляризации подтвердили значительное улучшение защитных свойств гибридных покрытий – снижение плотности тока коррозии в 5,9 раза и увеличение поляризационного сопротивления в 22 раза по сравнению с базовым ПЭО-покрытием.Волюметрические испытания выявили снижение объема выделившегося водорода в 4 раза после 7 сут экспозиции в NaCl. Для образцов с гибридным покрытием достигнута наибольшая эффективность действия ингибитора (83%), что подтверждает перспективность комбинированного подхода для защиты магниевых сплавов.

Об авторах

А. С. Гнеденков

Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Россия

Email: asg17@mail.com

В. С. Марченко

Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Россия

Email: filonina.vs@gmail.com

А. Д. Номеровский

Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Россия

Email: nomerovskii.ad@outlook.com

С. Л. Синебрюхов

Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Россия

Email: sls@ich.dvo.ru

В. К. Иванов

Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН, Москва, Россия

Email: van@igic.ras.ru

С. В. Гнеденков

Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Россия

Email: svg21@hotmail.com

Список литературы

  1. Гнеденков С.В., Синебрюхов С.Л., Хрисанфова О.А., Егоркин В.С., Машталяр Д.В., Сидорова М.В., Гнеденков А.С., Волкова Е.Ф. Свойства покрытий, сформированных на магниевом сплаве МА8 методом плазменного электролитического оксидирования // Вестн. ДВО РАН. 2010. № 5. С. 35–46.
  2. Гнеденков А.С., Синебрюхов С.Л., Филонина В.С., Сергиенко В.И., Гнеденков С.В. Физико-химические основы локальной гетерогенной коррозии магниевых и алюминиевых сплавов. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2022. 424 с. doi: 10.22184/978-5-94836-661-6
  3. Gnedenkov A.S. et al. Corrosion of the welded aluminium alloy in 0.5 M NaCl solution. Part 2: Coating protection // Materials (Basel). 2018. Vol. 11, № 11. P. 2177.
  4. Гнеденков С.В., Хрисанфова О.А., Синебрюхов С.Л., Пузь А.В., Гнеденков А.С. Композиционные защитные покрытия на поверхности никелида титана // Коррозия: материалы, защита. 2007. Vol. 2. P. 20–25.
  5. Gnedenkov A.S. et al. Design of self-healing PEO-based protective layers containingin situgrown LDH loaded with inhibitor on the MA8 magnesium alloy // Journal of Magnesium and Alloys. 2023. Vol. 11, No. 11. P. 3688–3709. doi: 10.1016/j.jma.2023.07.016.
  6. Gnedenkov A.S. et al. The effect of smart PEO-coatings impregnated with corrosion inhibitors on the protective properties of AlMg3 aluminum alloy // Materials. 2023. Vol. 16, No. 6. P. 2215. doi: 10.3390/ma16062215.
  7. Gnedenkov A.S. et al. Carboxylates as green corrosion inhibitors of magnesium alloy for biomedical application // Journal of Magnesium and Alloys. 2024. Vol. 12, No. 7. P. 2909–2936. doi: 10.1016/j.jma.2024.07.004.
  8. Гнеденков А.С., СинебрюховС.Л., Марченко В.С., Номеровский А.Д., Кононенко Я.И., Сергиенко В.И., Гнеденков С.В. Гибридные покрытия с эффектом самозалечивания на поверхности функциональных материалов // Вестник ДВО РАН. 2024. № 6. С. 41–55.
  9. Guo J. et al. An anti-stripping and self-healing micro-arc oxidation/acrylamide gel composite coating on magnesium alloy AZ31 // Materials Letters. 2020. Vol. 260. P. 126912. doi: 10.1016/j.matlet.2019.126912.
  10. Matsuda T. et al. Self-Healing Ability and Particle Size Effect of Encapsulated Cerium Nitrate into pH Sensitive Microcapsules / T. Matsuda, N. Jadhav, K. B. Kashi [et al.] // Progress in Organic Coatings. 2016. Vol. 90. P. 425–430. doi: 10.1016/j.porgcoat.2015.10.021.
  11. Щербаков А.Б.,Иванова О.С., Спивак Н.Я. и др. Синтез и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия. Томск: Изд. Дом Томского гос. ун-та, 2016. 474 с.
  12. Kuznetsova M.N., Zhilkina V.Y. Nanoparticles of cerium oxide. The application and cerium oxide toxicity assessment // Pharmacy and Pharmaceutical Technology. 2021. № 2. P. 38–43. doi: 10.33920/med-13-2102-02.
  13. Nandhini G. et al. Study of polycaprolactone/curcumin loaded electrospun nanofibers on AZ91 magnesium alloy // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 33. P. 2170–2173. doi: 10.1016/j.matpr.2020.03.327.
  14. Dhanasekaran N.P.D. et al. Recent advancement in biomedical applications of polycaprolactone and polycaprolactone-based materials // Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers. 2022. Vol. 4. P. 795–809.https://doi.org/10.1016/b978-0-12-820352-1.00217-0
  15. Mavis B. et al. Synthesis, characterization and osteoblastic activity of polycaprolactone nanofibers coated with biomimetic calcium phosphate // Acta Biomaterialia. 2009. Vol. 5, No. 8. P. 3098–3111. doi: 10.1016/j.actbio.2009.04.037.
  16. Li L.-Y. et al. Advances in functionalized polymer coatings on biodegradable magnesium alloys – A review // Journal of Materials Science & Technology. 2018. Vol. 79. P. 23–36.
  17. Zhao X. et al. 3D-printed Mg-1Ca/polycaprolactone composite scaffolds with promoted bone regeneration // Journal of Magnesium and Alloys. 2022. doi: 10.1016/j.jma.2022.07.002.
  18. An K. et al. Synergistic control of wetting resistance and corrosion inhibition by cerium to enhance corrosion resistance of superhydrophobic coating // Colloids and Surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2022. Vol. 653. P. 129874. doi: 10.1016/j.colsurfa.2022.129874.
  19. Zahedi Asl V. et al. The effect of cerium cation on the microstructure and anti-corrosion performance of LDH conversion coatings on AZ31 magnesium alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2020. Vol. 821. P. 153248. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.153248.
  20. Zimou J. et al. Structural, morphological, optical, and electrochemical properties of Co-doped CeO2thin films // Materials Science in Semiconductor Processing. 2021. Vol. 135. P. 106049. doi: 10.1016/j.mssp.2021.106049.
  21. Boudellioua H. et al. Effects of polyethylene glycol (PEG) on the corrosion inhibition of mild steel by cerium nitrate in chloride solution // Applied Surface Science. 2019. Vol. 473. P. 449–460. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.12.164.
  22. Stojadinović S. Plasma electrolytic oxidation of metals. // Journal of the Serbian Chemical Society. 2013. Vol. 78(5). P. 713–716.https://doi.org/10.2298/JSC121126129S
  23. Wang D. et al. Inhibitive effect of sodium molybdate on corrosion behaviour of AA6061 aluminium alloy in simulated concrete pore solutions // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 270. P. 121463. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.121463.
  24. Wang J.-L. et al. The unexpected role of benzotriazole in mitigating magnesium alloy corrosion: A nucleating agent for crystalline nanostructured magnesium hydroxide film // Journal of the Electrochemical Society. 2015. Vol. 162, No. 8. P. C403–C411. doi: 10.1149/2.0781508jes.
  25. Shahini M.H. et al. Recent advances in biopolymers/carbohydrate polymers as effective corrosion inhibitive macro-molecules: A review study from experimental and theoretical views // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 325. P. 115110. doi: 10.1016/j.molliq.2020.115110.
  26. Gnedenkov A.S. et al. Hybrid coatings for active protection against corrosion of Mg and its alloys // Polymers. 2023. Vol. 15, No. 14. P. 3035. doi: 10.3390/polym15143035.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).