Poboljšanje korozijske zaštite nehrđajućeg čelika nanostrukturnim sol-gel ZrO2 filmovima

doctoral thesis

• Title (english): Enhancement of corrosion protection of stainless steel by nanostructured sol-gel ZrO2 films
• Author: Ivana Bačić
• Mentor: Lidija Ćurković (mentor); MBZ: 189524
• Mentor: Helena Otmačić Ćurković (mentor); MBZ: 235174
• Committee member: Željka Soldin (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Lidija Ćurković (član povjerenstva); MBZ: 189524
• Committee member: Helena Otmačić Ćurković (član povjerenstva); MBZ: 235174
• Committee member: Snežana Miljanić (član povjerenstva)
• Committee member: Zoran Mandić (član povjerenstva); MBZ: 160011
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Chemistry); Zagreb
• Defense date and country: 2016-12-20, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry; Inorganic Chemistry
• Universal decimal classification (UDC): 54 - Chemistry. Crystallography. Mineralogy

Abstract

U ovom radu nanostrukturni filmovi cirkonijevog dioksida stabilizirani itrijevim oksidom (YSZ) pripravljeni su sol-gel postupkom i tehnikom uranjanja naneseni na podloge od austenitnog nehrđajućega čelika AISI 316L (X2CrNiMo17-2-2). Istraživanje je usmjereno na optimiranje procesnih parametara priprave YSZ filmova. Određen je utjecaj udjela stabilizatora kristalne faze, broja slojeva, brzine nanošenja slojeva, vremena kvašenja te temperature i atmosfere toplinske obrade. Za karakterizaciju... More sol-gel filmova ZrO2 i njegovih praškastih oblika korištene su sljedeće analitičke tehnike: difrakcija rentgenskog zračenja u polikristalnom uzorku (PXRD), infracrvena spektroskopija s Fourierovom transformacijom (FTIR), Ramanova spektroskopija, diferencijalna toplinska analiza/termogravimetrija (DTA/TG) i diferencijalna pretražna kalorimetrija/termogravimetrija (DSC/TG), analiza oslobođenih plinova sa spektrometrijom masa (EGAMS), optička emisijska spektrometrija s tinjajućim izbojem (GDOES), pretražna elektronska mikroskopija uz energijski razlučujuću rentgensku spektroskopjiu (SEM/EDS) te mikroskopija atomskih sila (AFM). Istraživanja korozijske otpornosti nezaštićenog nehrđajućega čelika te čelika prevučenog nanostrukturnim sol-gel ZrO2 filmovima provedena su elektrokemijskim mjernim tehnikama potenciodinamičke polarizacije (Tafelova ekstrapolacija) i elektrokemijske impedancijske spektroskopije (EIS) u mirujućem simuliranom morskom okolišu (3,5%-tna vodena otopina NaCl). Dugotrajnost zaštite koju pružaju keramički filmovi ispitana je elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom (EIS). Elektrokemijskim mjerenjima utvrđeno je da nanostrukturni sol-gel ZrO2 filmovi, posebice troslojni filmovi toplinski obrađeni u vakuumu na temperaturi 400 C, značajno povećavaju korozijsku postojanost nehrđajućega čelika u 3,5%-tnoj vodenoj otopini NaCl. Less

Abstract (english)

Abstract In this thesis nanostructured films of zirconia stabilized with yttria were prepared by sol-gel method and deposited on the austenitic stainless steel AISI 316L (X2CrNiMo17-2-2) surface by dip coating method. Process parameters optimisation for YSZ films was the aim of the study. Influence of the amount of crystal structure stabiliser, number of layers, withdrawal speed, soaking time, temperature and atmosphere of thermal processing were determined. For the characterization of... More sol-gel ZrO2 films and its powders following analytical techniques were used: powder X-ray diffraction (PXRD), Fourier transform infrared (FTIR) and Raman spectroscopies, differential thermal/thermogravimetric analysis (DTA/TG), differential scanning calorimetry/thermogravimetric analysis (DSC/TG), evolved gas analysis-mass spectrometry (EGAMS), glow-discharge optical emission spectrometry (GDOES), scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS), atomic force microscopy (AFM). Electrochemical corrosion behaviour of the sol-gel ZrO2 films coated and uncoated stainless steel substrates was evaluated by electrochemical tests such as Tafel extrapolation and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in simulated marine environment (3.5 wt.% aqueous NaCl solution). Electrochemical tests confirmed that protection longevity of nanostructure sol-gel ZrO2 film, especially 3 layered films, thermally processed at 400 C in vacuum, significantly increased corrosion stability of stainless steel in 3.5 wt.% NaCl solution. Less

• Keywords: elektrokemijske tehnike; korozija; nehrđajući čelik; sol-gel; toplinska obrada; vakuum; ZrO2 film
• Keywords (english): corrosion; electrochemical techniques; sol-gel; stainless steel; thermal processing; vacuum; ZrO2 thin film
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:213329
• Study programme: Title: Doctoral study in chemistry; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje kemija (doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje kemija)
• Type of resource: Text
• Extent: 217 str. ; 30 cm
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2017-02-02 15:01:56