Increasing the corrosion resistance of galvanized low carbon steels with graphene reinforced polymer coatings

Abstract

Üstün kimyasal ve mekanik özellikleri nedeniyle, grafen ve grafen oksit, çeşitli kaplama sistemlerinde korozyon direncini ve mekanik dayanıklılığı arttırmak için yakın zamanda dolgu malzemeleri olarak ortaya çıkmaktadır. Bu eşsiz özellikler, metalleri oksidasyon ve korozyondan korumak için pasif bir tabaka oluşturarak onları uygun hale getirir. Bu çalışmada, düşük karbonlu çelik bir alt tabaka üzerinde çok katmanlı bir koruyucu kaplama elde edilmiş ve bu kaplamanın korozyon direnci potansiyodinamik polarizasyon ile araştırılmıştır. Çok katmanlı kaplama sistemini elde etmek için, numuneler önce galvanizlenmiş daha sonra pasifleştirilmiştir. Optimize edilmiş yeni kaplama yöntemiyle, pasivasyon katmanına iki farklı astardan oluşan ince katmanlar ve ardından kontrol edilebilir bir kalınlığa sahip poliamid 12 (PA12) son kat katmanı uygulanır. İndirgenmiş grafen oksit dolgu maddesinin primerler üzerindeki etkileri, ağırlıkça %0,5 dolgu oranı ile deneysel olarak araştırılmıştır. Kaplanmış örneklerin kesitleri, SEM ve EDS ile incelenmiştir. Kaplanmış örnekler için deneysel korozyon oranları, Tafel yöntemi ile sulu %3,5 NaCl çözeltisi içinde incelenmiştir. Çok katmanlı kaplama sistemindeki tabakaların astar kaplamlarına dolgu maddesi olarak ağırlıkça %0,5 indirgenmiş grafen oksit ilavesi ile bile korozyon oranlarının 10'da bire düştüğü gösterilmiştir. Bu sonuçlar grafen takviyeli polimer kompozit kaplamaların birçok mühendislik uygulaması için korozyona karşı alternatif bir koruma yöntemi olabileceğini göstermektedir.

Due to their superior chemical and mechanical properties, graphene and graphene oxide have recently emerged as filler materials in various coating systems to improve corrosion resistance and mechanical durability. These unique characteristics make them favorable for the formation of a passive layer to protect metals from oxidation and corrosion. In this study, a multilayer protective coating is obtained on a low carbon steel substrate, and the corrosion resistance of this coating is investigated via potentiodynamic polarization. To obtain the multilayer coating system, the samples are first galvanized and then passivized. With the optimized new coating method, thin layers of two different primers are applied to the passivation layer, followed by a polyamide 12 (PA12) topcoat layer with a controllable thickness. The effects of reduced graphene oxide filler on primers are experimentally investigated with 0.5 %wt. filler rate. Cross-sections of coated specimens are examined via SEM and EDS. Experimental corrosion rates for coated specimens are examined in an aqueous 3.5% NaCl solution by the Tafel method. It is shown that the corrosion rates are reduced to one in 10 with the 0.5 % wt. addition of reduced graphene oxide as a filler material in primer layers in the multilayer coating system. These results show that graphene reinforced polymer composite coatings can be an alternative protection method against corrosion for many engineering applications.