تحضير وتوصيف الطلاءات المتراكبة النانوية (الايبوكسي/فرايت ذات أساس نيكل) المستخدمة في الخزانات النفطية

الباحث

حيدر علي عبد الأمير

المشرف

شيماء مهدي صالح - علياء حسين عبد السلام

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Epoxy nanocomposite coatings;Nickel ferrites;Oil storage tanks;Corrosion protection

تم تحضير مواد فرايتية نانوية قائمة على اساس النيكل بالصيغ الكيميائية NiCrosFe;sO4 , NiFe,O4 و NiAlosFey,sO4 باستخدام طريقة (gel method) بعد ذلك ، تم اضافة كل منها الى طلاء الإيبوكسي بثلاث نسب ٠0," 20,١( 0,5) % بالوزن كحاجز ومثبط StI للفولاذ منخفض الكربون المستخدم في خزانات المنتوجات النفطية. فحصت المواد النانوية التي تم تحضيرها والطلاءات المتراكبة الناتجة من الإيبوكسي والمواد النانوية الفرايتية باستخدام حيود الأشعة السينية ٠، (XRD) مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FTIR) ، الفحص المجهري الإلكتروني ذو الانبعاث الميداني - التحليل الطيفي المشتت للطاقة (FESEM-EDS) أظهرت النتائج أن جميع مجموعات الفرايت النانوية المحضرة ذات بنية هيكلية من نوع (inverse spinel) قد تم تحضيرها بنجاح بحجم نانوي يتراوح بين (OY-Y*) نانومتر وتم تشتيتها بشكل متجانس في الاساس الايبوكسي. تم فحص الخصائص السطحية لطلاءات المركبات النانوية من خلال فحص خثونة السطح ٠ قابلية التبلل ، الفحص المجهري للقوة الذرية (AFM) والمجهر البصري. أكدت النتائج أن خشونة السطح وزاوية التلامس المائي (WCA) للإيبوكسي ازدادت بإضافة كل مجموعات الجسيمات النانوية الفرايتية لتحقق أقصى قيمة عند اضافة ¥ Av بالوزن ثم انخفضت عند زيادة الكمية إلى /٠,5 بالوزن نتيجة تكتل المواد النانوية. تمت دراسة الخصائص الميكانيكية للطلاءات المتراكبة من خلال اختبارات فحص الصلادة المجهرية ، فحص ail ، وفحص الانحناء. أعطت إضافة 72٠,١ من Ni ferrite أعلى صلادة مجهرية بزيادة قدرها 258“ ، بينما وصلت مقاومة الشد للإيبوكسي/ Ni ferrite إلى أقصى مستوى بين جميع GUS pall النانوية )£1 ميكا باسكال) عند نسبة إضافة وزنية 70,5 ، أما الإيبوكسي / NiAI ferrite “2٠,١ أعطت أعلى مقاومة للانحناء Lage O71) باسكال). تم تقييم تأثير المجموعات الثلاث من المواد النانوية الفرايتية القائمة على اساس نيكل على الأداء المقاوم للتآكل لطلاءات الايبوكسي باستخدام منحنيات استقطاب تافل ومطياف المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) بعد VY يوم من الغمر في محلول ISU مستخرج من النفط الخام. أظهرت النتائج أن مجموعة الإيبوكسي / NiAI ferrite أظهرت أعلى كفاءة حماية ضد التآكل 23/8,17/ تليها مجموعة الإيبوكسي / NiCr ferrite ومجموعة الإيبوكسي Ni ferrite/ بكفاءة حماية 5 و 741,55 6 على التوالي، حيث مثلت هذه النتائج أعلى نسبة إضافة 7٠,5 بالوزن لكل مجموعات المواد الفرايتية النانوية. أظهرت هذه النتائج فعالية الطلاء المتراكب ومقاومته للتآكل مقارنة بالإيبوكسي النقيء الذي بلغت كفاءة حمايته 777,47 فقط. كانت نتائج BIS متوافقة مع نتائج Tafel من خلال ai مقاومة الطلاء (Re) ، ومقاومة انتقال الشحنة (Rey) ، والممانعة (|ZJo.01 tz) ، والتي كانت تسلسلها من أعلى إلى أدنى قيمة كما يلي: الايبوكسي / ١/141 ferrite > الإيبوكسي / NiCr ferrite > إيبوكسي / Ni ferrite تم قياس قدرة الالتصاق للطلاءات باستخدام اختبار الالتصاق وكانت النتائج متوافقة مع نتائج الاختبارات الكهروكيميائية ، Gus كان التعزيز الأمثل في قوة الالتصاق بنسبة 78,5 عند اضافة 7٠,5 بالوزن من ferrite NiAl

Nickel ferrite NPs with the chemical formulas NiFe2O4, NiCr0.5Fe1.5O4, and NiAl0.5Fe1.5O4 were prepared using the gel method. Then, the prepared NPs incorporated with epoxy coating by three proportions (0.1, 0.3, and 0.5) wt.% as a corrosion barrier and corrosion inhibitor for low carbon steel used in oil storage tanks. The prepared ferrites and epoxy nanocomposite coatings were investigated using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy- energy dispersive spectroscopy (FESEM-EDS). The results revealed that all ferrites groups with inverse spinel structure were successfully synthesized with grain size ranged (20-52) nm and homogenously dispersed in the epoxy matrix. The surface morphological characteristics of the nanocomposite coatings were investigated through surface roughness, wettability, atomic force microscopy (AFM), and optical microscopy. The findings confirmed that surface roughness and water contact angle (WCA) of epoxy increased by addition of all groups of ferrite nanoparticles to achieve maximum value at 0.3 wt.% then decrease when the amount was increased to 0.5 wt.% as a result of NPs agglomerations. The mechanical characteristics for coatings were studied through micro-hardness, tensile, and flexural tests. The addition of 0.1% Ni ferrite gave the highest micro hardness with an increase of 58%, whereas the tensile strength reached the maximum level among all nanocomposites (41 MPa) at the addition of 0.5 wt.%. Epoxy/0.1 wt. % NiAl ferrite was the optimal nanocomposite among all groups which gave the highest flexural strength (56 MPa). The performance of the nanocomposite coatings was evaluated using Tafel polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) after 12 days of immersion in corrosive solution extracted from crude oil. The results revealed that epoxy/NiAl ferrite group showed the greatest corrosion protection efficiency 98.93% followed by epoxy/NiCr ferrite group and epoxy/Ni ferrite group in this order with protection efficiency 98.5% and 91.36%, repectively, where these results represented the highest addition of 0.5wt.% for all NPs groups. These results demonstrated the advancement of efficient anti-corrosion nanocomposite coatings as compared to the neat epoxy, which protection efficiency was 32.48%. The EIS results were compatible with Tafel outcomes through the values of coating resistance (Rc), charge transfer resistance (Rct), and impedance (|Z|0.01 Hz), which sequences from highest to lowest value as follow: epoxy/NiAl ferrite > epoxy/NiCr ferrite > epoxy/Ni ferrite. The adhesion ability was measured using a pull-off adhesion test and the findings were also consistent with electrochemical tests results, as optimal enhancement in adhesion strength was 8.35% by addition of 0.5 wt.% NiAl ferrite.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب