Характеристика стали, футерованной многослойным микро/нано

Том 12 научных докладов, Номер статьи: 19194 (2022) Цитировать эту статью

794 доступа

Подробности о метриках

В данной работе изучалось сравнение свойств механической и барьерной стойкости различных структур трехслойного полимерного покрытия на каждой стороне стальных купонов. Эпоксидная смола, наполненная 1 мас.%, 2 мас.% и 3 мас.% микронными или наноразмерными частицами оксида алюминия (Al2O3), представляла собой слои покрытия стали с обеих сторон. Барьерную стойкость осуществляли путем погружения образцов стали с покрытием в раствор соли и в среду лимонной кислоты. Добавление частиц оксида алюминия (Al2O3) микронного и наноразмера в эпоксидные покрытия улучшило барьерную стойкость, прочность на растяжение и твердость в сухих и влажных условиях по сравнению с чистым эпоксидным покрытием. Дальнейшее увеличение содержания микро/наночастиц Al2O3 приводит к ухудшению прочности на разрыв и барьерного сопротивления. Сталь, футерованная эпоксидной смолой, наполненной 1 мас.% наночастиц Al2O3, имеет максимальную прочность на разрыв 299,5 МПа и 280,9 МПа в сухих и влажных условиях соответственно. Однако сталь, футерованная эпоксидной смолой, наполненной микрочастицами Al2O3 в количестве 1 мас.%, имеет прочность на разрыв 296,5 МПа и 275,4 МПа в сухих и влажных условиях соответственно. Хорошие свойства наблюдались при использовании ступенчато градиентных микро/нанокомпозитных покрытий. Сталь, футерованная эпоксидной смолой, наполненной 3 мас.% наночастиц Al2O3, имеет максимальную твердость 46 HV и 40 HV в сухих и влажных условиях соответственно.

Коррозия металла считается одной из важнейших проблем стальных конструкций, когда они подвергаются коррозии1. Сталь обладает высокой механической прочностью при низкой себестоимости изготовления. Следовательно, он используется в буровом оборудовании, судостроении и трубопроводах. В морских судах коррозия приводит к 30% всех отказов, поэтому их необходимо ремонтировать или заменять. В морской среде на коррозию стали влияют соленость и щелочность2. Впоследствии покрытие было нанесено на стальные поверхности, чтобы избежать коррозии новой или существующей стальной конструкции. Коррозия стали привлекла внимание многих исследователей, поскольку она является дорогостоящей, особенно на нефтяных месторождениях и в морской среде3. Недавно для уменьшения диффузии кислорода и влаги стали использоваться лейнеры из полимерного композита со сталью. Защитное органическое покрытие в виде эпоксидного покрытия металла характеризуется превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям4. Защищенное эпоксидное покрытие привлекает большое внимание во влажных средах благодаря своей очень хорошей прочности, долговечности и адгезии к металлическим поверхностям1. Однако высокая плотность сшивки и барьерные свойства эпоксидного покрытия могут подвергнуться нежелательному воздействию под воздействием коррозии. Ослабление полимерного покрытия приводит к образованию дыр и дефектов на поверхности эпоксидного покрытия. При воздействии агрессивных сред отверстия и дефекты увеличиваются в ширину и глубину. Отверстия рассматриваются как проводящие пути, когда электролит диффундирует в полимерное покрытие5. Более того, защитное покрытие выходит из строя по причине расслоения, которым является расслоение на границе раздела полимерное покрытие/металл6. Ухудшение качества полимерного покрытия снижает барьерные свойства, а значит, и механические свойства полимерного покрытия5. Поэтому важно улучшить свойства эпоксидной смолы путем замены эпоксидной смолы эпоксидными композитными покрытиями для достижения требований реального применения4.

Введение неорганических наполнителей в эпоксидное покрытие является одним из методов повышения антикоррозионных свойств органических полимерных покрытий. Добавление более мелких частиц наполнителя микронного или наноразмера может улучшить барьерные свойства введенного полимерного покрытия. Размер, морфология, форма и весовой процент наполнителей сильно влияют на внутренние характеристики композита2. Наночастицы считаются хорошим водным барьером и, таким образом, эффективно препятствуют водопоглощению, увеличивая срок службы металлов2. Различные наноматериалы используются на разных уровнях пищевой промышленности, оказывая как положительное, так и отрицательное влияние на здоровье человека. Глинозем также может присутствовать в результате загрязнения или миграции из других материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, таких как обрабатывающее оборудование, посуда и устройства7. Покрытия, содержащие частицы Al2O3, показали улучшение стойкости к царапинам и истиранию по сравнению с полимерным покрытием. Такое повышение стойкости к царапинам и истиранию объясняется дисперсионным упрочнением наночастиц Al2O3 в полимерных покрытиях8. Усиления воздействия на окружающую среду можно добиться за счет использования наноразмерных частиц в полимерном покрытии и устранения необходимости использования токсичных растворителей9. Наночастицы, внедренные в полимерные покрытия, хорошо известны своими выдающимися физическими, механическими и термическими свойствами10,11.