Study of optimization conditions for inorganic/organic film development coating on aluminum alloy A5083 for improving the corrosion resistance การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการพัฒนาฟิล์มอนินทรีย์/อินทรีย์เคลือบผิวอะลูมิเนียมอัลลอย A5083 เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน

Abstract

อะลูมิเนียมอัลลอยเกรด A5083 นิยมใช้ในอุตสาหกรรมนอกชายฝั่งทะเลเนื่องจากมีสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนสูง โดยอะลูมิเนียมอัลลอยสร้างฟิล์มออกไซด์ขึ้นมาปกป้องตัวเองจากการถูกกัดกร่อนได้ อย่างไรก็ตาม การใช้งานภายใต้สภาวะที่ต้องสัมผัสอยู่กับแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเป็นเวลานานและต่อเนื่อง เช่น ในน้ำทะเลที่มีคลอไรด์ ฟลูออไรด์ไอออน และภายใต้สภาวะที่มีความเป็นด่าง สามารถทำให้เกิดความเสียหายของฟิล์มออกไซด์ได้ การเคลือบผิวอะลูมิเนียมอัลลอยด้วยฟิล์มบางชนิดอนินทรีย์/อินทรีย์ถูกนำมาใช้เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของอะลูมิเนียมอัลลอย ดังนั้นงานวิจัยนี้มุ่งศึกษาอิทธิพลของชนิดและปริมาณของสารอินทรีย์และปริมาณน้ำที่เหมาะสมในการเตรียมฟิล์มชนิดอนินทรีย์/อินทรีย์สำหรับเคลือบผิวอะลูมิเนียมอัลลอยต่อสมบัติความทนทานต่อการกัดกร่อนภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ฟิล์มผสมนี้เตรียมด้วยกระบวนการโซล-เจลโดยการผสมสารประกอบอนินทรีย์ ได้แก่ TEOS (Tetraethyl orthosilicate) และสารประกอบอินทรีย์ ได้แก่ AEAPS (3-(2-Aminoethyl)aminopropyl trimethoxysilane) AMEO (3-Aminopropyl triethoxysilane) GPTMS (3-Glycidoxypropyl trimethoxysilane) MTMS (Methyl trimethoxysilane) และ OTES (Octyltriethoxysilane) ในอัตราส่วนสารอนินทรีย์ต่อสารอินทรีย์ 100:0 90:10 80:20 70:30 และ 60:40 โดยปริมาตร รวมถึงปริมาณโมลของ TEOS ต่อน้ำที่ 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 1:7 และ 1:8 พบว่าฟิล์มสูตร 806TOT ที่เตรียมจาก TEOS:OTES อัตราส่วน 80:20 และ TEOS ต่อ น้ำ อัตราส่วน 1:6 มีสมบัติความไม่ชอบน้ำเพิ่มขึ้น โดยให้ค่ามุมสัมผัสที่มากที่สุด 103.09±0.35º และผลการทดสอบทดสอบการกัดกร่อนของโลหะด้วยเครื่องวัดอัตราการกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมี (potentiodynamic technique) ในสารละลาย NaCl ความเข้มข้น 3.5 wt% ตัวอย่างสูตร 806TOT มีอัตราการกัดกร่อนน้อยที่สุด คือ 0.78 x 10^-3 มิลลิเมตรต่อปี ซึ่งอัตราการทนทานต่อกัดกร่อนนี้ดีกว่าอะลูมิเนียมอัลลอยที่ไม่มีการเคลือบผิวถึง 50 เท่า

Study of optimization conditions for inorganic/organic film development coating on aluminum alloy A5083 for improving the corrosion resistance

Aluminium alloy A5083 is commonly in for offshore industries since it has higher corrosion resistance by creating an oxide film protecting surfaces. However, the protective film can be destroyed under corrosive conditions like marine environment containing chloride and fluoride ions with alkalinity. To prevent the corrosion, an inorganic/organic film is applied by coating on aluminium alloy surfaces. The objective of this study was to investigate the effects of different organic precursors on corrosion resistance of the aluminium alloy under basic condition. The amounts of organic precursors and water contents in the hybrid inorganic/organic thin films coating were also studied. The hybrid films were prepared by sol-gel method containing an inorganic precursor, TEOS (Tetraethyl orthosilicate), and different organic precursors, namely AEAPS (3-(2-Aminoethyl aminopropyl trimethoxysilane), AMEO (3-Aminopropyl triethoxysilane), GPTMS (3-Glycidoxypropyl trimethoxysilane), MTMS (Methyl trimethoxysilane) and OTES (Octyltriethoxysilane). The ratios between inorganic and organic precursor were varied from 100:0, 90:10, 80:20, 70:30 and 60:40 by volume. In addition, the molar ratios of TEOS to water at different ratios, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7 and 1:8 were applied. The thin film named 806TOT consisted with TEOS:OTES ratio at 80:20 and TEOS to water ratio at 1:6 showed the highest hydrophobic property with 103.09±0.35º of contact angle. The potentiodynamic technique was employed to test corrosion resistance using 3.5 wt% NaCl. The results exhibited that 806TOT had the lowest rate of corrosion with 0.78 x 10^-3 mm per year equivalent. This number is higher 50 times over aluminium alloy without coating.