مقاله ها

توسعه پوشش­های خود ترمیم شونده برای حفاظت در برابر خوردگی سازه­های فلزی

چکیده

با الهام گرفتن از سیستم­های بیولوژیکی، مواد خود ترمیم شونده مصنوعی برای بازسازی آسیب­های موضعی حاصل از نیروهای خارجی طراحی می­شوند. در بین سیستم­های خود تعمیر شونده، مواردی که دارای ویژگی سطح بهتری می­باشند با سرعت بیشتری در حال توسعه یافتن هستند. بی شک امروزه استفاده از پوشش­های هوشمند برای بالابردن کارایی سطح یکی از جذاب­ترین حوضه­های مطالعاتی برای بسیاری از محققان می­باشد. با توجه به اینکه امروزه محدودیت­های قانونی بسیاری جهت منع استفاده از مواد شیمیایی سمی و آلاینده از جمله سیستم­های مقاوم به خوردگی بر پایه ترکیبات کرم (VI)، که جزو مقاومترین سیستم­ها در برابر خوردگی می­باشند، وجود دارد لذا قابلیت خود ترمیم شوندگی بویژه درارتباط با فرایندهای محافظت از خوردگی بسیار ضروری بنظر می­رسد. پوشش­های محافظ خود ترمیم شونده با استفاده از ترکیبات درشت مولکول، سرامیک­ها، فلزهاو ترکیبات کامپوزیتی تهیه می­شوند. رفتار خود ترمیم شوندگی در چنین پوشش­هایی می­تواند با یکی از روشهای زیر فعال ­شود: تغییرات دما، تابش­دهی، تغییرات  pH، تغییرات فشار و تحریک مکانیکی. در این مقاله، تحقیق و الزامات عملی روش­های مختلف برای دستیابی به قابلیت خود ترمیم شوندگی در پوشش­های محافظ ، و همچنین تحولات بالقوه در این زمینه، مورد توجه قرار گرفته شده است.

لغات کلیدی: پوشش خود ترمیم شونده، پوشش محافظ، خوردگی

1- مقدمه

در انتخاب یک ماده ساختمانی عموما دو مطلب بسیار حائز اهمیت می­باشند:1- خواص مطلوب و 2- قیمت. عموما بدلیل ویژگیهای نسبتا نامناسب سطح آلیاژهای منیزیوم و آلومینیومی، فولاد و کامپوزیتها می­توان با پوشش دادن سطح آنها با استفاده از پوششهای محافظ در بسیاری موارد بر این مشکل فائق آمد و خواص سطحی آنها را افزایش داد. با توجه به اینکه هزینه قریب به اتفاق اقتصادهای صنعتی مدرن در ارتباط با هزینه­های مربوط به جلوگیری و کاهش فرایند خوردگی در مواد ساختمانی و عملکردی است، لذا این روش، علاوه بر صرفه اقتصادی در استفاده از مواد گرانتر، ویژگیهای مطلوبی از جمله سختی یا مقاومت در مقابل سایش را در سطح ایجاد می­کند. براساس آمار انتشار یافته توسط کمیته خوردگی واحد مهندسی سطح (پژوهشگاه مواد، مواد معدنی و استخراج معدن (IOM3، UK))، هزینه های سالانه حاصل از تخریب توسط خوردگی شیمیایی یا الکتروشیمیایی که به اقتصاد انگلستان تحمیل می­شود، بین 2٪ تا 3٪ از تولید ناخالص ملی برآورد شده است. در ارتباط با این آمار، وضعیت مشابهی در ایالات متحده آمریکا و ژاپن دیده می­شود [1]. به طور تخصصی­تر می­توان گفت سرانه هزینه­های مربوط به خوردگی چیزی حدود 600 پوند در سال است.  اغلب در این ارقام، هزینه های مربوط به تجهیزات در زمانی که از رده خارج می­شوند، برجسته می شوند. با این حال، جایگزین کردن، تعمیر و یا بازگردانی تجهیزات خورده شده نیز نیاز قابل توجه به نیروی انسانی اضافی و نیز جذب سرمایه­های جدید برای سرمایه گذاری برای تهیه و تعمیر تجهیزات دارد. امروزه پوشش­های محافظ برای مجوز تولید با محدودیت­های قانونی در عدم استفاده از مواد شیمیایی مضر از جمله کرم مواجه هستند. علاوه بر این، بخش آبکاری سطح علاوه بر تولید محصول باید بعد از اتمام طول عمر پوشش خدمات لازم جهت تعمیر یا معدوم کردن تجهیزات آسیب دیده را با کمترین آسیب به محیط زیست عهده دار شود. در نتیجه، نیاز مبرم به ارائه روش های تولید محصولات سازگار با محیط زیست با اثر تخریبی کمتر بدون افت در چرخه عمر محصول وجود دارد. موارد ذکر شده دست به دست یکدیگر دادند تا تلاش برای جایگزین کردن پوشش­های قدیمی قوت بیشتری بگیرد [2]. امروزه پوشش­ها نه تنها باید تمام انتظارات ذکر شده در مطالب پیشین را تامین کنند، بلکه باید از نظر تولید ساده باشند و هزینه تولید، استفاده از مواد و نصب و راه اندازی تجهیزات را نیز کاهش دهند. از این رو تاکید بسیاری بر دانشگاه­ها و مراکز صنعتی برای تحقیق و توسعه پوشش­های هوشمند خود ترمیم شونده برای محافظت از خوردگی وجود دارد.

2- دسته بندی انواع پوشش­های خود ترمیم شونده

بر اساس مطالعات انجام شده در زمینه پوشش­های خود ترمیم شونده جهت محافظت دربرابر خوردگی، مشخص شده است که اغلب این پوشش­ها از نوع پلیمری و کامپوزیتی می­باشند. عموما، پوشش­های محافظ خود ترمیم شونده به دو دسته تقسیم می­شوند: پوشش­های خود ترمیم شونده پلیمری و پوشش­های خود ترمیم شونده غیر پلیمری (پوشش­های معدنی). با این وجود تقسیم بندی این نوع پوشش­ها بر اساس نحوه عمل پوشش دهی نیز می­تواند منطقی باشد. هر دونوع پوشش یاد شده، برای مثال، می­توانند با رهایش مواد فعال از کپسول­­های تعبیه شده در داخل بافت خود، مانع خوردگی شوند. براین اساس می­توان این پوشش­ها را بصورت زیر طبقه بندی نمود:

1- پوشش­های پلیمری

2- پوشش­های حاوی کپسول

3- پوشش­های هیبرید- اکسید

4- سایر پوشش­های خود ترمیم شونده شامل پوشش­های تبدیلی، پوشش­های فلزی، پوشش­های حاوی تیتانیوم دی­اکسید و کازئین، پوشش­های حاوی مواد سرامیکی و تلفیق این مواد.

1-2پوشش­های پلیمری

مطالعات بسیاری در ارتباط با پوشش­ها پلیمری شامل پلیمرهای گرمانرم، پلیمرهای گرما سخت، الاستومرها، پلیمرهای حافظه شکلی، پلیمرهای سوپرمولکولی، کامپوزیتهای پلیمری و غیر کامپوزیتها یا پلیمرهای زیستی بعنوان بستر انجام شده است [4-14]. مکانسیم ترمیم در مواد پلیمری عمدتا برپایه قابلیت برگشت­پذیری یک جزء خاص در ترکیب است. برای دستیابی به چنین اثری، پیوندهای کوالانسی بازگشت­پذیر (مانند پیوندهای برپایه واکنش دیلز-آلدر) یا برهم­کنش­های ضعیف­تر غیر کوالانسی (مانند پیوند هیدروژنی، برهم­کنش­های یونی، برهم­کنش­های از نوع π–π یا برهم­کنش­های میزبان-میهمان) بطور موثری بکار برده شده­اند[15–20].

 تا کنون مواد پلیمری مختلفی برای کاربردهای مختلف در این زمینه با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته­اند. این قابلیت، ناشی از خواص ذاتی پلیمرها از جمله  وزن کم آنها، در دسترس بودن فراوان، انعطاف پذیری، فرایند پذیری ساده و قابلیت مهندسی کردن برای اهداف مختلف است.

 علاوه بر مزایای کلی یاد شده برای استفاده از پلیمرها بعنوان یک ماتریس پوشش، سایر مواردی که می­توان نام برد عبارتند از:

1- استفاده ساده (برای تشکیل پوشش به دماهای بالا نیاز نمی­باشد).

2- اصلاح ساده (خواص محافظتی می­تواند به فرایندهای شیمیایی و فیزیکی مختلفی تقسیم بشود مانند: اکسیداسیون، تورم یا شبکه­ای شدن).

3- امکان وارد کردن انواع افزودنیها کاربردی به ترکیب پوشش مانند بازدارنده­های خوردگی.

متناسب با نوع پوشش پلیمری مورد استفاده، رفتار خود ترمیم شوندگی با مکانیسم­های متفاوتی حاصل خواهد شد.چند نمونه از این دست ترکیبات در جدول 1 آورده شده است. در سیستم­های حاوی پلیمرهای رسانا، فرایند خود ترمیم شوندگی زمانی عمل می­کند که پلیمر در حالت الکتروفعال خود باشد[23]. برای مثال استفاده از یک نمک پلی آنیلین الکتروفعال[1]، موجب القای رشد اکسید آلومینیوم و آلیاژهای آن را بر روی سطح آهن می­شود. با این حال، در چنین سیستم­هایی باید اسیدیته اکسیدهای فلزی مورد توجه قرار قرار بگیرد. کاتیونهای کمتر اسیدی مانند²⁺Zn و ²⁺Mg قادر نیستند تا در طول فرایند کاهش اکسیژن بعنوان عامل بافری عمل کنند که این موضوع مانع انحلال آندی فلز می­شود. بالا رفتن PH باعث پروتون زدایی از ES و تبدیل آن به باز پلی آنیلین الکتروفعال می­شود [24-25].

شکل1: رنگ­ها بر اساس خصوصیات شیمیایی پوشش­های مقاوم(CARC)  با یک لایه روی (Zn) غنی شده در میکروکپسول­های پرشده octadecyltrimethoxysilane: (A) CARC استاندارد، (B) CARC  غنی از روی، (C) CARC استاندارد همراه با میکروکپسول­ها و (D) CARC غنی از روی همراه با میکروکپسول­ها

با مشخص شدن قابلیت خود ترمیم شوندگی پوشش­های پلیمری، درخواست­ها برای استفاده از این نوع پوشش­ها بطور مشخصی تحت تاثیر قرار گرفته است. بعنوان مثال در فیلم پلیمری متخلخل استات سلولز با سدیم بنزوات بعنوان یک عامل بازدارنده خوردگی، مقاومت پلاریزاسیون به مراتب بالاتر از یک پوشش ساده است و در نتیجه، دوام آن حداقل سه برابر بیشتر است[30]. علاوه براین، در نمونه­های آلومینیومی پوشش داده شده با دو لایه­های پلی (اتیلن­ایمین)/پلی (استایرن سولفونات) بعد از 21 روز ماندن در محلول نمکی                (NaCl 0.1 M) هیچ گونه اثر خوردگی مشاهده نشد، این درحالی است که نمونه آلومینیومی که اصلاح نشده بود تنها ظرف 12 ساعت در محیط مشابه دچار خوردگی شد [31]. سه مکانیسم عمده برای محافظت به خوردگی قابل مشاهده است: (i) پسیو کردن تخریب فلز با رهایش یک عامل بازدارنده (ii) بافری کردن تغییرات pH در اطراف محل خوردگی با لایه­های پلی الکترولیتی (iii) خود ترمیم شوندگی قسمت­های داری نقص به علت تحرک اجزای ترکیبات پلی الکترولیت در تجمع لایه به لایه [11].

در یک تحقیق دیگر بر روی تاثیر پوشش خود ترمیم شونده بر روی آلومینیوم مشخص شد که نمونه پوشش داده شده توسط پوشش حاصل از ترکیب پلی کلرو­تری­فلورواتیلن و وینیل اتر بعد از قرار گرفتن به مدت 12 ساعت در محلول 3% NaCl تنها 1 میلی گرم وزن از دست داد و این درحالی است که کاهش وزن نمونه بدون پوشش حدودا 28 میلی گرم گزارش شد [32].

مهمترین ایراد پوشش­های پلیمری در مقایسه با پوشش­های برپایه فلزات و سرامیک­ها، خواص مکانیکی ضعیف آنها از جمله پایین بودن مقاومت به سایش یا سختی و همینطور فقدان هدایت الکتریکی آنها است. این خواص مکانیکی ضعیف عملا کاربرد پلیمرها را بعنوان پوشش­های خود تعمیر شونده با محدودیت مواجه ساخته است. برخی از این خواص مکانیکی را می­توان با وارد کردن نانو مواد در ساختار ترکیب بهبود بخشید، اما ممکن است به این ترتیب به سایر ویژگیهای پوشش آسیب برسد [33].  فقدان هدایت الکتریکی را می­توان با استفاده از پلیمرهایی که ذاتا دارای هدایت الکتریکی هستند مانند پلی­پیرول یا پلی آنیلین مرتفع ساخت و یا با وارد کردن مقدار مناسبی از پرکنندهای رسانا (مانند نقره، طلا، نیکل، مس و کربن) پلیمر مورد نظر را رسانا کرد. با روش دوم تعداد بسیاری از پلیمرها با داشتن ویژگیهای منحصر به فرد جهت کاربردهای متنوع، بعنوان پوشش قابل استفاده خواهند بود. کربن نانوتیوب­ها(CNTs)  بدلیل خواص بسیار علی هدایت الکتریکی نانو سایز بودن بعنوان پرکننده­های رسانای ایده­ال محسوب می­شوند. وارد کردن CNTها در اپوکسایدهای رسانا باعث بهبود خواص چسبندگی و مکانیکی (شامل کرنش) پوشش نیز می­شود [34].

شکل 2: نمایش شاتیک از مورفولوژی پوشش و کمک کردن اثرحافظه شکلی خود ترمیم شوندگی پوشش

2-2 پوشش­های برپایه کپسول

افزایش میکرو یا نانو کپسول­های حاوی بازدارنده­های خوردگی درون پوشش، یکی دیگر از روش­های دستیابی به یک پوشش محافظ با قابلیت خود ترمیم شوندگی است. کپسول­ها عموما از پلیمرها، مواد معدنی همچون سیلیکا و تیتانا و کلسیم کربنات ساخته می­شوند [34-35]. همچنین نانوتیوب­های آلومیناسیلیکات هالوسیت [2] بعنوان یک سیستم­ تله انداز برای ذخیره عوامل ضد خوردگی شناخته می­شوند [42]. حامل­های میکرو یا نانو را می­توانند درون یک پوشش پلیمری [34-37، 41]، یک پوشش sol–gel [37-39، 41-43] و عموما درون یک پوشش فلزی مانند پوشش­های برپایه نیکل الکتروشیمیایی وارد شوند [40]. خواص خود ترمیم شوندگی چنین پوشش­هایی می­تواند توسط محرکهای مناسبی همچون تغییرات دما، پرتو دهی، تغییرات pH، تغییرات فشار و تحریک مکانیکی راه اندازی شود [44]. نحوه عمل خود ترمیم شوندگی یک پوشش حاوی بازدارنده­های کپسوله شده، مبتنی بر تشکیل یک لایه غیر فعال بر روی فلز زیرین خود است. بسته بر فلزی که حافظت شده است، این لایه مانع، می­تواند توسط 2-مرکاپتوبنزوتیوآزول، هگزا متیلن دی­ایزوسیانات، روغن بزرک (برای فولاد)، ترکیبات Ce⁺³، سیلیل استر، آلکوکسی سیلان، بنزوتری آزول و 8-هیدروکسی­کوئینولین برای (AA 2024) ایجاد شود [45-49]. کپسوله شدن بازدارنده­های خوردگی، بجای افزایش مستقیم آنها به پوشش، یک راه مناسب جهت اجتناب از مشکلات بالقوه­ای از قبیل تجزیه یکپارچگی پوشش، غیر فعال کردن بازدارنده یا نشت ناخواسته است. مکانیسم عمل خود ترمیم شوندگی در یک پوشش حاوی کپسول در شکل 3 نشان داده شده است.

جایگزین کردن کپسول­ها با میکروژل­ها (ذرات ژل در اندازه میکرو) یک روش جدید جهت تولید یک حامل­ برای یک ترکیب خود ترمیم شونده فعال است که در مقایسه با سنتز کردن کپسول­ها بسیار ساده­تر است. تولید میکروژل و اختلاط آن با مواد فعال می­تواند در یک مرحله حاصل شود [6]. این درحالی است که تولید کپسول­ها بعد از فرایند پر کردن حداقل دارای دو مرحله است. درمورد تهیه میکروژل­ها، بازدارنده خوردگی ی­توانددر طول فرایند تشکیل اضافه شوند. یک مثال از چنین سیستم­هایی تهیه ذرات میکروژل پلی اوره حاوی 2-متیل بنز تیو آزول است [6]. تفاوت بین ساختار فیزیکی کپسول­ها و میکروژل­ها بصورت شماتیک در شکل 4 نشان داده شده است.

  شکل3: نمایش شماتیک از فرایند خود ترمیم شوندگی: کامپوزیت خود ترمیم شونده شامل یک کاتالیست میکرکپسول شده (گوی زرد رنگ) و عوامل ترمیم کننده با جدایش فاز (نقاط سفید رنگ) پخش در یک ماتریس (قسمت سبز رنگ) (b) ایجاد ترک در ماتریس و رهایش عوامل ترمیم کننده و کاتالیست درون ناحیه ترک (c) ترک ایجاد شده با پلیمریزه شدن PDMS پر شده است (در نمایش ترک اغراق شده است) (d) تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی (SEM) از قسمت سطح شکست نمونه یک میکروکپسول توخالی را نشان می­دهد که نشان دهنده خارج شدن عوامل ترمیم شونده از آن است و (e) نمایشی از یک میکروکپسول پیش از تخلیه است که ظاهری یکدست و یکنواخت  دارد.  

شکل4: نمایش شماتیک از یک کپسول و میکروژل

3-2 پوشش­های اکسید هیبردی

پوشش­های اکسیدی هیبریدی، پوشش­های تیتانیومی عامل­دار شده توسط سیلوکسان اصلاح شده هستند، که بعنوان لایه­های پیش آماده سازی بکار برده می­شوند. آنها بعنوان "پل­های مولکولی" درنظر گرفته می­شوند و برای افزایش قدرت پیوند مابین لایه­های آلی اضافی، از قبیل رنگ­ها و سایر چسب­ها، و بستر استفاده می­شوند. بواسطه اینکه این پوشش­ها هردو گروه ترکیبات آلی و معدنی را در ساختار شیمیایی خود دارند، لذا علاوه بر توانایی ایجاد پیوند با فیلم اکسیدی مادر بر روی بستر فلز می­توانند با سیستم رنگ بالای خود نیز پیوند برقرار کنند. ترکیبات سیلوکسان اساسا ماهیت معدنی دارند و در برابر فرایندهای معمولی فرسایش از قبیل اکسیداسیون، خوردگی، تخریب با تایش UV، تنش­های دمایی و  مکانیکی مقاومت نشان می­دهند. اصلاح ماتریسهای پلیمری با Si–O افزایش چشمگیری را در خواص حفاظتی و بازدارندگی آنها نشان داده است [50]. سیلوکسانها را می­توان برای برای اصلاح پلیمرهایی از قبیل اپوکسی، آکریلات­ها و پلی­یورتان­ها بکار برده می­شوند. اکریلیک سیلوکسانها با مقاومت جوی خوب، به خواص بازدارندگی و مقاومت به خوردگی خوبی که دارند شناخته می­شوند. رنگ اپوکسی اصلاح شده با سیلوکسان دارای نفوذپذیری محدود برای آب و اکسیژن و مقاومت یونی خوب است. این ویژگی به وضوح در حفاظت از خوردگی سازه های فلزی مفید می باشد.

برای دستیابی به خواص خود ترمیم شوندگی، می­توان پوشش­های اکسیدی ترکیبی را با افزایش بازدارنده­های خوردگی به ماتریس پلیمری اصلاح کرد. برای این منظور می­توان مواد شیمیایی را بصورت مستقیم و یا بصورت کپسوله شده به ماتریس پلیمر اضافه کرد. یک مثال از یک پوشش خود ترمیم شونده اکسید ترکیبی با استفاده از بازدانده­های خوردگی برپایه اکسیدهای زیرکون و سیلیکون است که افزایش پایداری خوبی را نشان می­دهد. این پوشش متشکل از یک فیلم ترکیبی SiOx–ZrOx حاوی نانوتیوبهای هالوسیت (آلومیناسیلیکات معدنی) پر شده با عوامل ضد خوردگی (بنزوتری­آزول و 8-هیدروکسی کوئینولین) است. با مطالعات انجام گرفته، اثر بازدارندگی پوشش خود ترمیم شونده اکسیدی ترکیبی در مقایسه با پوشش ساده به وضوح دیده شد [51].

4-2 سایر پوشش­ها

در سال­های اخیر، مطالعات بسیاری در ارتباط با سایر پوشش­های محافظ خود ترمیم شونده برای سازه­های فلزی انجام گرفته است. مثال­هایی از این دست در ادامه آورده شده است.

• پوشش­های تبدیلی-اثر خود ترمیم شوندگی توسط تشکیل یک لایه هیدروکسیدی یا اکسیدی غنی شده با عناصر پوشش و/یا بستر محافظت شده [52]
• پوشش­های حاوی ترکیبات آلی فلوردار (COOH,­­­­­­­­­­­­­­ (OH, CO، مکانیسم رفتار خود ترمیم شوندگی این پوشش­ها ناشی از تشکیل یک فیلم محافظت کننده (مانع) است [53].
• پوشش­های برپایه تیتانا و کازئین- بسته به pH کازئین آگلومره یا دیسپرس می­شود و رفتار خود ترمیم شوندگی پوشش با رهایش ذرات کازئین و TiO2 در محیط قلیایی انجام می­شود [54].
• مواد سرامیکی (TiC/Al₂O₃ and Ti₂AlC)، رفتار خود ترمیم شوندگی در این پوشش حاصل تشکیل تیتانیوم دی اکسید و آلومینا در اثر افزایش دما است [55].
• پوشش­های فلزی- رفتار خود ترمیم شوندگی در این نوع پوشش بسته به نوع پلیمر وارد شده در پوشش دارد. برای مثال ویژگیهای خود ترمیم شوندگی در پوشش روی با پلی اتیلن اکساید-b-پلی استایرن(PEO113–b-PS218) براساس قابلیت به جمع شوندگی و تورم بازگشت­پذیر پلیمرهای آبگریز وابسته است [56]. بر اساس بررسی­های انجام شده مشخص گردیده است که مقاومت انتقال جریان پوشش تقویت شده با نانو ذرات پلیمری در محلول 5% NaCl در مقایسه با پوشش روی خالص 7 مرتبه بالاتر است.

3- مواد خود ترمیم شونده تجاری در دسترس

علی رغم تلاش­ها و تحقیقات گسترده در سطح صنیاع و دانشگاهها بر روی پوشش­های خود ترمیم شونده، اما همچنان محصولات صنعتی تجاری شده در این حوزه بسیار محدود هستند. یکی از محصولاتی که امروزه در حوزه پوشش­های خود ترمیم شونده بصورت تجاری قابل دسترس است توسط شرکت Battelle معرفی شده است. نام این ترکیب خوردگی سنج هوشمند است که علاوه بر شناسایی قسمتهای خورده شده قادر است تا ترک­های در حد میکرو را ترمیم کند. یکی دیگر از محصولات تجاری شده توسط شرکت Autonomic Materials, Inc. تهیه شده است. رفتار خود ترمیم شوندگی این محصول ناشی از پوشش­های الاستومری و گرماسخت با استفاده از دو تر کیب متفاوت شیمیایی بر پایه پلی دی­متیل سیلوکسان (PDMS) است. این پوشش قابل استفاده در صنایع و معدن است. شرکت Autonomic Materials محلول­های خود ترمیم شونده متوعی که سازگاری خوبی با شیمی انواع پوشش­های در دسترس دارند را معرفی می­کند. یک سیستم پوشش محافظ دیگر که امروزه بصورت تجاری در دسترس است AnCatt نام دارد. این پوشش در مواردی که هیچگونه پوشش فلز سنگینی  همانند کرم، قلع یا روی برای محافظت فلز استفاده نشده باشد، محافظت به خوردگی موثری نشان می­دهد.  این پوشش قابلیت ترمیم خراش­ها و سوراخ شدگی­های در حد سوراخ سوزن را دارد. در مقایسه با محصولات پوشش­ ضد خوردگی موجود در بازار، سیستم AnCatt دارای طول عمر 3 تا 6 برابر بیشتر است. این پوشش مطابق با استاندارد ASTM B117 مورد آزمایش قرار گرفت که مشخص شد بعد 13000 ساعت هیچ زنگ زدگی و یا تاول­زدگی بر روی سطح قطعه مشاهده نشد [57].

4- نتیجه گیری

افزایش طول عمر پوشش­های محافظ در برابر خوردگی با خاصیت خود ترمیم شوندگی آنهابطور گسترده مورد توجه صنایع و دانشگاه­ها است. با این وجود تولید یک پوشش خود ترمیم شونده که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد همچنان یک چالش اصلی پیش روی محقیقین است. برای مثال، با در نظر گرفتن پلیمرهای آلی بعنوان پوشش­های محافظ خود ترمیم شونده، محدودیتهایی در کاربردی شدن آنها وجود دارد. درواقع حتی با استفاده از پوشش­های خود ترمیم شونده نمی­توان فرایند خوردگی را کاملا مهار کرد و صرفا می­توان سرعت آن را کاهش داد. بنظر می­رسد در تحقیقات آتی باید به دربردارنده موارد زیر باشد:

• ساده بودن سیستم محافظتی: فرمولاسیونها و روشهای ساده­تر با گستره کاربری بیشتر
• استفاده هرچه بیشتر از مواد طبیعی در پوشش­های محافظ که با کاهش خطرات زیست محیطی سودآوری این صنعت را افزایش می­دهد.
• توسعه و کاربرد هرچه بیشتر سیستم­های برپایه سیلوکسان در اغلب پوشش­های مانند رنگ­ها یا پوشش­های پلیمری بع عنوان پوشش رویی (top coat)، پوشش­های عامل دار شده سیلانی بطور موثری مزایای طولانی­تری دارند.
• تحقیقات بیشتر بر روی پوشش­های فلزی که می­تواند رصتی باشد برای تولید پوشش­های خود ترمیم شونده با افزایش سختی و مقاومت به سایش.

References

[1] IOM3 (http://iom3.org) 30-01-2015

[2]  Protsenko V S and Danilov F I 2014 Chromium electroplating from trivalent chromium baths as an environmentally friendly alternative to hazardous hexavalent chromium baths: comparative study on advantages and disadvantages Clean Technol. Environ. Policy161201–6

 [3] White S R, Sottos N R, Geubelle P H, Moore J S, Kessler M R, Sriram S R, Brown E N and Viswanathan S 2001 Autonomic healing of polymer compositesNature409794–7

 [4] Karpakam V, Kamaraj K, Sathiyanarayanan S  ,Venkatachari G and Ramu S 2011 Electrosynthesis of  polyaniline–molybdate coating on steel and its corrosion protection performanceElectrochim. Acta562165–73

 [5] Arefinia R, Shojaei A, Shariatpanahi H and Neshati J 2012 Anticorrosion properties of smart coating based on

polyaniline nanoparticles/epoxy-ester systemProg. Org. Coat.75502–8

 [6] Grigoriev D O, Kӧhler K, Skorb E, Shchukin D G and Mӧhwald H 2009 Polyelectrolyte complexes as‘smart’depot for self-healing anticorrosion coatingsSoft Matter5 1426-32

 [7] Da Conceicao T F, Scharnag N, Dietzel W, Hoeche D and Kainer K U 2001 Study on the interface of PVDF coatings and HF-treated AZ31 magnesium alloy: determination of interfacial interactions and reactions with self-healing propertiesCorros. Sci.53712–9

[8]  Aїssa B, Nechache R, Haddad E, Jamroz W, Merle P G and Rosei F 2012 Ruthenium Grubbs’ catalyst nanostructures grown by UV-excimer-laser ablation for self-healing applicationsAppl. Surf. Sci.2589800–4

[9]  Yabuki A and Okumura K 2012 Self-healing coatings using superabsorbent polymers for corrosion inhibition in carbon steelCorros. Sci.59258–62

[10]  Zhang Z, Hu Y, Liu Z and Guo T 2012 Synthesis and evaluation of a moisture-promoted healing copolymer Polymer532979–90

[11]  Andreeva D, Fix D, Mӧhwald H and Shchukin D G 2008 Selfhealing anticorrosion coatings based on pH-sensitive polyelectrolyte/inhibitor sandwichlike nanostructures Adv. Mater.202789–94

[12]  Kendig M, Hon M and Warren L 2003‘Smart’ corrosion inhibiting coatings Prog. Org. Coat.47183–9

[13] Wu D Y, Meure S and Solomon D 2008 Self-healing polymeric materials: a review of recent developments Prog.Polym. Sci.33479–522

 [14] Stankiewicz A, Szczygieł I and Szczygieł B 2013 Self-healing coatings in anti-corrosion applications J. Mater. Sci.48 8041-51

[15]  Chen X, Wudl F, Mal A K, Shen H and Nutt S R 2003 New thermally remendable highly cross-linked polymeric materialsMacromolecules361802–7

[16]  Cordier P, Tournilhac F, Soulié-Ziakovic C and Leibler L 2008 Self-healing and thermoreversible rubber from supramolecular assemblyNature451977–80

[17]  Kalista S J, Ward T and Soc J R 2007 Thermal characteristics of the self-healing response in poly(ethylene-co-methacrylic acid) copolymers Interface 4405–11

[18]  Burattini S, Colquhoun H M, Fox J D, Friedmann D, Greenland B W, Harris P J F, Hayes W, Mackay M E and

Rowan S J 2009 A self-repairing, supramolecular polymer system: healability as a consequence of donor–acceptorπ–π

stacking interactionsChem. Commun.6717–9

[19]  Yan X, Wang F, Zheng B and Huang F 2012 Stimuliresponsive supramolecular polymeric materials Chem. Soc.

Rev.416042–65

[20]  Thakur V K and Kessler M R 2015 Self-healing polymer nanocomposite materials: a reviewPolymer69369–83

[21]  Breslin C B, Fenelon A M and Conroy K G 2005 Surface engineering: corrosion protection using conducting polymersMater. Des.26233–7

 [22] Tüken T, Yazıcı B and Erbil M 2006 The corrosion behavior of polypyrrole coating synthesized in phenylphosphonic acid solution Appl. Surf. Sci.2522311–8

[23]  Deshpande P P, Jadhav N, Gelling V J and Sazou D 2014 Conducting polymers for corrosion protection: a review J. Coat. Technol. Res.11473–94

[24]  Williams G and McMurray H N 2005 Factors affecting acidbase stability of the interface between polyaniline emeraldine salt and oxide covered metalElectrochem. SolidState Lett.8B42–5

 [25] Rohwerder M 2009 Conducting polymers for corrosion protection: a reviewInt. J. Mater. Res. 1001331–42

 [26] Radhakrishnan S, Siju C R, Mahanta D, Patil S and Madras G 2009 Conducting polyaniline-nano-TiO2 composites for smart corrosion resistant coatingsElectrochim. Acta 1249-54

[27]  Tran T H, Vimalanandan A, Genchev G, Fickert J, Landfester K, Crespy D and Rohwerder M 2015 Regenerative nano-hybrid coating tailored for autonomous corrosion protectionAdv. Mater.273825–30

 [28] Baird L M, Patchan M W, Morris M, Maisano A J, Phillips T E, Benkoski J J and Srinivasan R 2015 Synergy between galvanic protection and self-healing paints Langmuir3110610–7

 [29] Luo X and Mather P T 2013 Shape memory assisted selfhealing coatingMacro Lett.2152–6

 [30] Yabuki A and Nishisaka T 2011 Self-healing capability of porous polymerfilm with corrosion inhibitor inserted for corrosion protectionCorros. Sci.534118–23

 [31] Andreeva D V, Fix D, Mӧhwald H and Shchukin D G 2008 Buffering polyelectrolyte multilayers for active corrosion protectionJ. Mater. Chem.181738–40

[32]  Yabuki A, Yamagami H and Noishiki K 2007 Barrier and selfhealing abilities of corrosion protective polymer coatings

and metal powders for aluminum alloysMater. Corros.58 497-501

 [33] Bailey B M, Leterrier Y, Garcia S J, van der Zwaag S and Michaud V 2015 Electrically conductive self-healing polymer composite coatingsProg. Org. Coat.85189–98

 [34] Liu X, Zhang H, Wang J, Wang Z and Wang S 2012 Preparation of epoxy microcapsule based self-healing coatings and their behavior Surf. Coat. Technol.206 4976-80

[35]  Snihirova D, Lamaka S V and Montemor M F 2012‘SMART’ protective ability of water based epoxy coatings loaded with CaCO3microbeads impregnated with corrosion inhibitors applied on AA2024 substratesElectrochim. Acta83439–47

[36]  Sauvant-Moynot V, Gonzalez S and Kittel J 2008 Self-healing coatings: an alternative route for anticorrosion protection Prog. Org. Coat.63307–15

[37]  Tatiya P D, Hedaoo R K, Mahulikar P P and Gite V V 2013 Novel polyurea microcapsules using dendritic functional monomer: synthesis, characterization and its use in selfhealing and anticorrosive polyurethane coatingsInd. Eng. Chem. Res.521562–70

 [38] Borisova D, Mӧhwald H and Shchukin D G 2013 Influence of embedded nanocontainers on the efficiency of active anticorrosive coatings for aluminum alloys: II. Influence of nanocontainer positionACS Appl. Mater. Interfaces 580–7

[39]  Borisova D, Mӧhwald H and Shchukin D G 2011 Mesoporous silica nanoparticles for active corrosion protectionACS Nano51939–46 Smart Mater. Struct.25(2016) 084013 A Stankiewicz and M B Barker

 [40] Moustafa E M, Dietz A and Hochsattel T 2013 Manufacturing of nickel/nanocontainer composite coatingsSurf. Coat.

Technol.21693–9

[41]  Zheludkevich M L, Tedim J and Ferreira M G S 2012‘Smart’ coatings for active corrosion protection based on multifunctional micro and nanocontainers Electrochim. Acta82 314-23

[42]  Lvov Y M, Shchukin D G, Mӧhwald H and Price R R 2008 Halloysite clay nanotybes for controlled release of protective agentsACS Nano2814–20

 [43] Zheludkevich M L, Shchukin D G, Yasakau K A, Mӧhwald H and Ferreira M G S 2007 Anticorrosion coatings with self-healing effect based on nanocontainers impregnated with corrosion inhibitorChem. Mater.19402–11

[44]  Vimalanandan A, Lv L, Hai Tran T, Landfester K, Crespy D and Rohwerder M 2013 Redox-responsive selfhealing for corrosion protectionAdv. Mater.256980–4

[45]  Selvakumar N, Jeyasubramanian K and Sharmila R 2012 Smart coating for corrosion protection by adopting nano particles Prog. Org. Coat.74461–9

[46]  Kouhi M, Mohebbi A and Mirzaei M 2012 Evaluation of the corrosion inhibition effect of micro/nanocapsulated polymeric coatings: a comparative study by use of EIS and tafel experiments and the area under the bode plot Res. Chem. Intermediates392049–62

 [47] Jiang X, Jiang Y, Liu N, Xu H, Rathod S, Shah P and Binker C F 2011 Controlled release from core–shell nanoporous silica particles for corrosion inhibition of aluminum alloysJ. Nanomater.20111–10

[48]  Zheludkevich M, Serra R, Montemor M and Ferreira M 2005 Oxide nanoparticle reservoirs for storage and prolonged release of the corrosion inhibitors Electrochem. Commun.7 836-40

 [49] Lamaka S V, Zheludkevich M L, Yasakau K A, Serra R, Poznyak S K and Ferreira M G S 2007 Nanoporous titania interlayer as reservoir of corrosion inhibitors for coatings with self-healing abilityProg. Org. Coat.58127–35

 [50] Montemor M F 2014 Functional and smart coatings for corrosion protection: a review of recent advancesSurf. Coat.

Technol.25817–37

[51]  Fix D, Andreeva D V, Lvov Y M, Shchukin D G and Mӧhwald H 2009 Application of inhibitor loaded halloysite nanotubes in active anti-corrosive coatingsAdv. Funct. Mater.191720–7

 [52] Aramaki K 2003 Self-healing mechanism of a protectivefilm prepared on a Ce(NO3)3-pretreated zinc electrode by modification with Zn(NO3)2and Na3PO4Corros. Sci.45 1085-101

 [53] Yabuki A and Kaneda R 2009 Barrier and self‐healing coating withfluoro‐organic compound for zincMater. Corros.60

444-9

[54]  Yabuki A and Sakai M 2011 Self-healing coatings of inorganic particles using a pH-sensitive organic agent Corros. Sci.53 829-33

[55]  Gao J and Suo J 2011 Effects of heating temperature and duration on the microstructure and properties of the selfhealing coatingsSurf. Coat. Technol.2061342–50

 [56] Koleva D A, Boshkov N, Bachvarov V, Zhann H, de Wit J H W and van Breugel K 2010 Application of

 [57] http://ancatt.com/Anti_Corrosion_Coating.html21-11-2015

   (ES)  1-electroactive polyaniline emeraldine salt

2- halloysite aluminosilicate nanotubes