Inhibition de la corrosion d'un acier au carbone par des produits dérivés de phosphonates en association avec des sels de zinc

Dans cette étude, des mesures électrochimiques ont été utilisées pour caractériser l'efficacité inhibitrice de produits dérivés de phosphonates associés à des sels de zinc, employés pour le traitement des eaux des circuits de refroidissement. L'influence de la concentration de cette formulation ainsi que l'effet du pH du milieu ont été étudiés.Les courbes courant-tension stationnaires et les diagrammes d'impédance électrochimique ont été obtenus avec des électrodes tournantes en acier au carbone dans une solution de chlorure de sodium à 200 mg l-1. Ce milieu a été choisi car sa faible conductivité électrique est proche de celle rencontrée dans les eaux naturelles.La méthode stationnaire (relevé des courbes courant-tension) a permis de déterminer la vitesse de corrosion en l'absence et en présence de l'inhibiteur et par conséquent, le taux de protection. Ainsi, le composé présente une très bonne efficacité dès les faibles concentrations (50 mg · l-1). Entre 50 et 200 mg · l-1, l'efficacité inhibitrice augmente de 95 à 98 %. Pour la concentration de 100 mg · l-1 il est efficace dans un large domaine de pH (de 5,5 à 9). Cette efficacité apparaît légèrement supérieure à pH = 7 et à pH = 8.Les valeurs des résistances de polarisation mesurées à partir des diagrammes d'impédance confirment les résultats obtenus à partir des courbes stationnaires.En outre, l'efficacité inhibitrice du composé a été comparée à celle de produits déjà testés au Laboratoire pour des utilisations identiques. Le chlorure de zinc, le monofluorophosphate de zinc et l'association d'une amine grasse et d'acide phosphonique présentent des efficacités moindres que le mélange testé ici à base de produits dérivés de phosphonates associés aux sels de zinc.In this study, electrochemical measurements were carried out to characterize the inhibitive efficiency of the association of phosphonate-derived products with zinc salts, employed for water treatment in cooling circuits.The influence of parameters such as the concentration of the formulation and the effect of the solutions pH on the protection of the metal were studied.Steady-state current-voltage curves and electrochemical impedance diagrams have been obtained for a carbon steel rotating disc in a 200 mg · l-1 NaCl solution. The choice of this medium is based upon the following criteria :(i) its low electrical conductivity is close to that encountered in natural saline waters ;(ii) its corrosivity is fairly high ;(iii) it Is formed by an easily reproducible baseline solution.The inhibitive efficiency has been determined tram the plotting of the cathodic potentiostatic curves. It is important to note that in low conductivity media, the current-voltage curves are distorted by a non-negligible uncompensated ohmic drop (I.Re), Re being the electrolyte resistance between the working and the reference electrodes. The interpretation of these curves (i.e. corrosion rate evaluation, Tafel slopes determination) is only possible if they have been corrected according to the following relationship. Eapparent = Etrue + ReIIn this study, the electrolytic resistance value has been determined from electrochemical Impedance measurements : the high frequency limit of the impedance gives Re.The ohmic drop is then automatically compensated by the potentiostat to obtain the corrected steady-state curve.The inhibitive efficiency is evaluated by the relationship :Ei = (icorr0-icorr / icorr0) x 100in which iocorr and icorr represent the current densities without and with inhibitor, respectively.In addition to the determination of the current densities obtained from the steady-state current-voltage curves, the polarization resistance, Rp, has been measured from the impedance diagram : the low frequency limit of the impedance gives the sum Re + Rp ; Rp is equal to the slope of the steady-state current voltage curve.In this study, only the evolution of this value as a function of concentration has been examined.It has been shown from the steady-state technique that the compound presents a very good efficiency for low concentrations (50 mg · l-1). Between 50 and 200 mg · l-1, the inhibitive efficiency increases from 95 to 98 %. For 100 mg · l-1 it is effective over a wide pH range (5.5 to 9) with a better protection for pH = 7 and pH = 8.The measurements of the polarization resistance corroborate these results.In a second part, the inhibitive efficiency of the compound has been compared to different inhibitors used for similar uses and tested in the laboratory. Thus, zinc chloride, zinc fluorophosphate and the association of fatty amine and phosphonic acid present a lower efficiency than the product tested here

Effet inhibiteur à la longues chaînes et de dérivés thiazolés sur la corrosion du laiton Amirauté.optimale des petites stations d'épuration à boues activées

Dans cette étude, des mesures électrochimiques ont été réalisées pour caractériser le comportement du laiton Amirauté dans une solution de chlorure de sodium 0,5 M en l'absence d'inhibiteur et en présence d'un mélange d'amines à longue chaîne et de dérivés thiazolés. Cette formulation est utilisée pour le traitement des eaux des circuits de refroidissement. Les courbes courant-tension stationnaires et les diagrammes d'impédance électrochimique ont été obtenus avec une electrode tournante.La première partie de cette étude présente les résultats obtenus pour deux concentrations du mélange et deux temps d'immersion préalable au potentiel de corrosion. Les essais électrochimiques montrent que l'effet inhibiteur est d'autant plus marqué que la concentration augmente. Une légère diminution de la protection de la surface du laiton Amirauté est observée avec l'augmentation du temps de maintien au potentiel de corrosion.La deuxième partie de l'étude compare les effets inhibiteurs de chacun des constituants du mélange, d'une part, pour les valeurs de concentration utilisées lors du traitement des eaux des circuits de refroidissement (0,1 mg/l de solution contenant les dérivés thiazolés et 1 mg/l de solution contenant les alkylamines) et, d'autre part, pour des valeurs de concentration comparables (5 mg/l).Pour la concentration de 0,1 mg/l l'action inhibitrice des dérivés thiazolés n'a pas été clairement mise en évidence. Ainsi, la protection contre la corrosion des circuits de refroidissement en laiton Amirauté avec le mélange est apportée principalement par les alkylamines. Celles-ci forment un film compact très protecteur à la surface de l'électrode.Pour des valeurs de concentration plus importantes, l'addition de 0,5 mg/l de dérivés thiazolés à 5 mg/l d'alkylamines améliore la protection du matériau.In this study, electrochemical measurements were carriet out to characterize the behaviour of Admiralty Brass in a 0.5 M sodium chloride solution in the absence of inhibitors and in the presence of a mixture of alkylamines and thiazol-derived products. This formulation is employed for water treatment in cooling circuits.The steady-state current voltage curves and the impedance diagrams were obtained with a rotating disc electrode in order to control the hydrodynamic conditions.The first part of this study deals with the results obtained for two concentrations of the mixture and for two immersion times at the corrosion potential. It has been shown that the inhibitive effect is more marked when the concentration increases from 10 to 50 mg/l. A slight decrease of the protection of the brass surface is observed when the immersion time increasesThe second part of this study is a comparison of the inhibitive effects of each compound of the mixture, on one hand, for concentration values used in the water treatment (0.1 mg/l of tbe solution containing the thiazol-derived products and 1 mg/l of the solution containing the alkylamines) and on the other hand, for identical concentration values (5 mg/l ). For 0.1 mg/l, no inhibitive action of thiazol-derived products could be detected. Thus, the corrosion protection of cooling circuits in Admiralty brass is attributed essentially to the alkylamines. They form a thick, protective film at the electrode surface. For higher concentration values, the addition of 0.5 mg/l of thiazol-derived products to 5 mg/l of alkylamines improves the corrosion resistance of brass

Étude par spectroscopies d'impédance électrochimique globale et locale d'une monocouche hybride organique-inorganique respectueuse de l'environnement pour la protection contre la corrosion de l'alliage d'aluminium 2024

L'utilisation de revêtements sol-gel pour la protection contre la corrosion des métaux est une alternative aux traitements à base de chromates, proscrits du fait de leur forte toxicité. Ces travaux de thèse ont porté sur la caractérisation de revêtements sol-gel hybrides organique-inorganique contenant des pigments inhibiteurs de corrosion non toxiques, pour la protection contre la corrosion de l'alliage d'aluminium 2024. Tout d'abord, la caractérisation par spectroscopie d'impédance électrochimique de différents revêtements relativement poreux a permis d'analyser l'influence de l'épaisseur, de la température de séchage, de l'hydrolyse de la partie silane et du ratio silane/amine sur les performances du revêtement, en particulier des propriétés barrière. Puis, l'ajout d'un époxy dans la formulation a permis d'augmenter de façon significative les propriétés barrière du film. Les diagrammes d'impédance présentent une dispersion en fréquence, exprimée en termes de constant phase element (CPE) , en haute et basse fréquence. En haute fréquence, ce comportement a été analysé à l'aide d'un modèle qui permet d'obtenir des profils de résistivité dans l'épaisseur du revêtement et au cours du temps d'immersion. Ce modèle est appliqué pour la première fois à l'étude de revêtements. Différents pigments inhibiteurs de corrosion ont ensuite été incorporés dans des revêtements de porosité différente. L'action des inhibiteurs est exacerbée lorsqu'ils sont incorporés dans un revêtement poreux. Néanmoins, lorsqu'ils sont incorporés dans un film dense, les performances vis-à-vis de la résistance à la corrosion sont élevées.The use of sol-gel coatings for the protection against the corrosion of metals is an alternative to chrome-based treatments, banned for the industry for their high toxicity. This work is based on the characterisation of hybrid organic-inorganic coatings, filled with non-toxic corrosion inhibitors, for the protection against the corrosion of aluminium alloy 2024. First, the characterisation by electrochemical impedance spectroscopy of different, relatively porous coatings, allowed the investigation of the influence of thickness, drying temperature, silane hydrolysis, and the silane/amine ratio on the coating performances, in particular the barrier properties. Then, the addition of an epoxy compound in the formulation allowed a significant increase in the film barrier properties. The impedance diagrams show a frequency dispersion, expressed in terms of a constant phase element (CPE), both in the high and low frequency range. In the high frequency range, this behaviour was analyzed using a model that allows obtaining resistivity profiles in the thickness of the coating and with immersion time. This model is applied for the first time to study coatings. Different corrosion inhibitors were then incorporated in coatings of different porosity. The action of the inhibitors was heightened when they are incorporated in a porous coating. Nevertheless, in a dense coating, the performances towards corrosion are high.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Etude d'un traitement multifonctionnel vert pour la protection contre la corrosion de l'acier au carbone API 5L-X65 en milieu CO2

L objectif de ce travail de thèse a été d évaluer les propriétés inhibitrices de corrosion d un traitement multifonctionnel utilisé dans l industrie pétrolière. Dans la première partie de la thèse, l influence des conditions hydrodynamiques, du temps d immersion et de la température sur les processus de corrosion de l acier API 5L-X65 en milieu CO2 en l absence d inhibiteur a été étudiée par des mesures électrochimiques (courbes de polarisation, courbes de Levich et spectroscopie d impédance électrochimique) avec une électrode à disque tournant. A partir de ces essais, la vitesse de corrosion a été calculée pour les différentes conditions expérimentales. L analyse couplée des résultats électrochimiques et des analyses de surface suggèrent la formation d une couche de produits de corrosion, principalement de carbonate de fer qui recouvre la surface du métal et conduit à la diminution de la vitesse de corrosion quand le temps d immersion, la vitesse de rotation et la température augmentent. La deuxième partie de la thèse a été consacrée à l évaluation d un traitement multifonctionnel contre la corrosion. Ce traitement est composé principalement de produits extraits de l Aloe Vera (gel de l Aloe Vera et acibar ). Ces produits ont été choisis car ils empêchent la formation simultanée d hydrates et de carbonate de calcium. Ces composés verts , ainsi que la dodécylamine, qui est un inhibiteur de corrosion commercial, ont été testés à l aide des mesures électrochimiques et par perte de masse afin de comparer leur efficacité et d évaluer un possible effet de synergie lorsqu ils sont utilisés en mélange. Les produits testés séparément ont un pouvoir protecteur comparable et il n a pas été mis en évidence d effet de synergie. En revanche, il a été montré que les composés sont compatibles entre eux. Ceci constitue un point très important pour l utilisation de ces traitements qui permettent d augmenter la fiabilité et la rentabilité pour la production du pétrole et du gaz.The objective of this work was to evaluate the corrosion inhibitive properties of a multifunctional treatment used in the petroleum industry. In the first part of the thesis, the influence of hydrodynamic conditions, immersion time and temperature on the corrosion process of API 5L-X65 steel in CO2 medium in absence of inhibitor was studied by electrochemical measurements (polarization curves, Levich curves and electrochemical impedance spectroscopy) with a rotating disk electrode. From these tests, the corrosion rate was calculated for different experimental conditions. The analysis of the electrochemical results and surface analyses suggest the formation of a layer of corrosion products, mainly iron carbonate which covers the metal surface and leads to the decrease of the corrosion rate when the immersion time, the rotation speed and temperature increase. The second part of this work was devoted to the evaluation of a multifunctional treatment against corrosion. The treatment is mainly composed Aloe Vera extracts (Aloe Vera gel and "acibar ). These products were chosen because they prevent the simultaneous formation of hydrates and calcium carbonate. These "green" compounds and dodecylamine, which is a commercial corrosion inhibitor, were tested using electrochemical measurements and by mass loss in order to compare their efficiency and to evaluate a possible synergistic effect when they are used as a mixture. The products tested separately have a similar efficiency and did not reveal any synergistic effect. However, it was shown that the compounds are compatible. This is an important point for the use of these treatments which can increase the reliability and profitability for the production of oil and gas.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Etude de la corrosion caverneuse d'un acier inoxydable martensitique (utilisation d'une cellule à couche mince)

Les aciers inoxydables martensitiques sont utilisés dans l'industrie aéronautique où de hautes propriétés mécaniques sont requises. Cependant, dû à leur faible teneur en chrome, ils sont relativement sensibles à la corrosion localisée et particulièrement à la corrosion caverneuse qui se développe en milieu confiné. Tout d'abord, le comportement électrochimique de l'acier inoxydable martensitique X12CrNiMoV12-3 a été étudié dans une solution neutre et chlorurée (NaCl 0,1 M + Na2SO4 0,04 M) en plein bain. Des mesures électrochimiques (courbes de polarisation et mesures d'impédance) couplées à des analyses de surface par XPS ont permis de caractériser les films passifs formés pour différentes conditions. Les résultats obtenus ont permis de montrer le rôle important joué par l'oxygène dissous sur la formation et/ou la modification du film passif pendant l'immersion dans l'électrolyte. Les diagrammes d'impédance obtenus au potentiel de corrosion et en milieu aéré sont caractérisés par deux constantes de temps qui ont été attribuées au film passif (hautes fréquences) et au transfert de charges (basses fréquences). L'analyse de la partie hautes fréquences des diagrammes d'impédance électrochimique à l'aide du modèle en loi de puissance a permis de montrer de faibles variations de l'épaisseur des films pendant l'immersion. Des mesures électrochimiques ont ensuite été réalisées à l'aide du montage de la cellule à couche mince qui permet de travailler avec des épaisseurs d'électrolyte rigoureusement contrôlées. Les essais réalisés ont montré l'aptitude à la repassivation de l'acier inoxydable martensitique dès qu'il est en contact avec l'oxygène dissous en particulier pour des faibles épaisseurs d'électrolyte (inférieur à 100 m). Lorsque le milieu est confiné entre deux parois en acier afin de reproduire une situation de corrosion caverneuse, il a été montré la corrosion est fortement accélérée lorsque l'épaisseur d'électrolyte est faible (inférieur à 500 m).Martensitic stainless steels are mainly used for applications where high mechanical performance is required. However, due to the low chromium content, they are relatively sensitive to localised corrosion, and particularly, to crevice corrosion encountered in confined environments. First, the electrochemical behavior of X12CrNiMoV12-3 martensitic stainless steel has been studied in a bulk neutral chloride solution (0.1 M NaCl + 0.04 M Na2SO4). Electrochemical measurements (polarisation curves and impedance measures) and XPS surface analysis were performed in order to characterise the passive films formed under different experimental conditions. The results showed the important role of dissolved oxygen to form and/or modify the passive film during immersion in electrolyte. The impedance diagrams are characterised by two time constants wich are attributed to passive film response (high frequency range) and to charge transfert resistance (low frequency range). The analyse of the high frequencies part of the diagrams by using the "power law model" showed low evolution of passive films thickness during immersion. Then, electrochemical measurements were perfomed in confined environments by using a thin layer cell where the electrolyte thickness were rigourosly adjusted. The measurements showed that the martensitic stainless steel is in passive state even for low electrolyte thickness (inferior in 100 m). When the electrolyte is confined between two stainless electrodes in order to reproduce the same conditions find during crevice corrosion, the corrosion is sharply accelerated when the electrolyte thickness is above 500 mTOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Nanomechanical properties of Mg–Al intermetallic compounds produced by packed powder diffusion coating (PPDC) on the surface of AZ91E

A packed powder diffusion coating (PPDC) treatment produced two intermetallic layers on the surface of the commercial magnesium alloy AZ91E. The beta-phase (Mg17Al12) was immediately on top of the AZ91E, on top of which was the tau-phase (Mg-32(Al,Zn)(49)). Nanoindentation showed that the elastic modulus and hardness of each of the intermetallic compounds was significantly greater than that of the AZ91E substrate. Staircase displacement bursts occurred during nanoindentation of the intermetallic compounds, attributed to the combination of incipient plasticity at low loads, and the development of dislocation networks due to dislocation pile ups around the indentation at higher loads. Crystallographic analysis of beta phase orientations using EBSD showed that the nanomechanical properties of the intermetallic compound produced through PPDC treatment were isotropic. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved

As cast microstructures on the mechanical and corrosion behaviour of ZK40 modified with Gd and Nd additions

The microstructure of ZK40, ZK40 with 2 wt% of Nd and Gd (ZK40-2Nd and ZK40-2Gd, respectively) were investigated with optical, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction and Scanning Kelvin Probe Force Microscopy. The mechanical properties and the corrosion behaviour were correlated with the microstructure. The 2 wt% Gd addition enhanced the ductility, while the Nd addition resulted in deterioration in mechanical properties. The corrosion behaviour was also enhanced with the addition of Gd.The authors acknowledge the Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) for the provision of facilities within the framework of proposal I-20130434. RHB acknowledges University of Sao Paulo for granting the fellowship ´Bolsa Empreendedorismo´. MM acknowledges the Alexander von Humboldt foundation for the provision of financial support in the form of post-doctoral fellowship

Corrosion Performance of Friction Stir Linear Lap Welded AM60B Joints

A corrosion investigation of friction stir linear lap welded AM60B joints used to fabricate an Mg alloy-intensive automotive front end sub-assembly was performed. The stir zone exhibited a slightly refined grain size and significant break-up and re-distribution of the divorced Mg17Al12 (β-phase) relative to the base material. Exposures in NaCl (aq) environments revealed that the stir zone was more susceptible to localized corrosion than the base material. Scanning vibrating electrode technique measurements revealed differential galvanic activity across the joint. Anodic activity was confined to the stir zone surface and involved initiation and lateral propagation of localized filaments. Cathodic activity was initially confined to the base material surface, but was rapidly modified to include the cathodically-activated corrosion products in the filament wake. Site-specific surface analyses revealed that the corrosion observed across the welded joint was likely linked to variations in Al distribution across the surface film/metal interface

Propriétés inhibitrices d'un mélange d'amines grasses et de sébaçate de sodium vis-à-vis de la corrosion d'un acier au carbone

Ce travail porte sur l inhibition de la corrosion d un acier au carbone dans une solution de NaCl 200 mg.L-1 par une formulation inhibitrice non toxique utilisée pour le traitement des eaux des circuits de refroidissement. Elle est constituée d amines grasses (AG) et de sébaçate de sodium (SS). Le tracé des courbes de polarisation et la spectroscopie d impédance électrochimique ont été utilisées afin de caractériser le mode d action de chaque inhibiteur et d optimiser les concentrations de chacun des composés dans le mélange. Un maximum d efficacité a été obtenu en présence de 50 mg.L-1 AG + 1,5 g.L-1 SS. Un mécanisme d adsorption coopérative des deux composés explique l effet de synergie observé. Le film inhibiteur est constitué d un mélange d oxyde/hydroxyde de fer incorporant les molécules organiques. La détermination des énergies de surface a confirmé la mécanisme d adsorption coopérative proposé à partir des mesures électrochimiquesThis work is devoted to the corrosion inhibition of a carbon steel in a 200 mg.L-1 NaCl solution by an original multi-component inhibitor used for water treatment in cooling circuits. The inhibitive formulation was composed of fatty amines (FA) in association with sodium sebacate (SS). Steady-state current-voltage curves were combined with electrochemical impedance measurements to characterise the inhibitive properties of each compound and to optimize the concentration of the compounds in the mixture. Maximum efficiency was reached for the mixture containing 50 mg L-1 FA + 1.5 g L-1 SS. A cooperative adsorption mechanism was proposed to account for the observed synergistic effect. The inhibitive film was composed of an iron oxide/hydroxide mixture incorporating the organic molecules. Surface energies determination comborate the cooperative adsorption mechanism shown from the electrochemical testsTOULOUSE-ENSIACET (315552325) / SudocSudocFranceF