Umweltfreundliche Herstellung einer superhydrophoben Beschichtung auf Bio-Kupferbasis auf Stahl und Bewertung ihrer Korrosionsbeständigkeit
Forschende fanden heraus, dass die Verwendung von biogenen Cu-Nanopartikeln in Kombination mit einem biokompatiblen Prozess eine umweltfreundliche Methode zur Herstellung superhydrophober Beschichtungen auf Stahloberflächen ermöglicht.
In der Studie wird ein umweltfreundlicher Ansatz zur Herstellung von superhydrophoben (S.H.) Beschichtungen auf Stahloberflächen vorgestellt. Die bio Сu-Nanopartikel werden in einem biogenen Prozess synthetisiert. Zwei Arten von Beschichtungen, Ni-Ѕ.А und Ni-bio Сu-Ѕ.А, wurden entwickelt und charakterisiert. Die EDX-Ergebnisse bestätigen die erfolgreiche Herstellung von zwei unterschiedlichen Beschichtungen auf dem Stahlsubstrat: eine durch die Modifizierung von Nickel mit Stearinsäure, Ni-Ѕ.А, und die andere durch die Modifizierung von Nickel sowohl mit Bio-Cu als auch mit Stearinsäure, Ni-bio Сu-Ѕ.А. Die REM-Ergebnisse zeigen, dass die S.H.-Schichten kreisförmige Mikrostrukturen aufweisen, die zur Oberflächenrauheit beitragen. Die Kontaktwinkel von Wassertropfen auf den Ni-Ѕ.А- und Ni-bio Сu-Ѕ.А-Schichten wurden mit 158◦ ± 0,9◦ bzw. 162◦ ± 1,1◦ gemessen. Chemische Stabilitätstests zeigten, dass die Ni-Ѕ.А-Beschichtung ihr S.H.-Verhalten in einem pH-Bereich von 3-11 beibehält, während die Ni-bio Сu-Ѕ.А-Beschichtung eine ausgezeichnete chemische Stabilität in einem breiteren pH-Bereich (1-13) aufweist.
Die mechanische Stabilität der Beschichtung wurde durch Abriebtests bewertet. Die Ni-Ѕ.А-Beschichtung behielt ihre S.H.-Eigenschaften auch nach einer Abrieblänge von 1100 mm, während die Ni-bio Сu-Ѕ.А-Beschichtung ihr S.H.-Verhalten bis zu einer Abrieblänge von 1900 mm beibehielt. Das Korrosionsverhalten und die Schutzeigenschaften der S.H.-Beschichtungen wurden mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und potentiodynamischer Polarisation (PDP) untersucht. Die PDP- und EIS-Ergebnisse zeigten, dass sowohl die Ni-Ѕ.А- als auch die Ni-bio Сu-Ѕ.А-Beschichtungen die Korrosionsrate im Vergleich zu unbeschichtetem Stahl deutlich reduzierten.
Diese Studie wurde in Heliyon, Volume 10, im Jahr 2024 veröffentlicht.