Гибридные покрытия с эффектом самозалечивания на поверхности функциональных материалов
- Авторы: Гнеденков А.С.1, Синебрюхов С.Л.1, Марченко В.С.1, Номеровский А.Д.1, Кононенко Я.И.1, Сергиенко В.И.1, Гнеденков С.В.1
-
Учреждения:
- Институт химии ДВО РАН
- Выпуск: № 6 (2024)
- Страницы: 41-55
- Раздел: Химические науки. Функциональные покрытия
- URL: https://modernonco.orscience.ru/0869-7698/article/view/677442
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869769824060046
- EDN: https://elibrary.ru/HSYLPH
- ID: 677442
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В статье представлен обзор достижений в области создания самовосстанавливающихся гибридных покрытий, используемых для защиты функциональных материалов при их эксплуатации в коррозионно-активных средах. Самовосстанавливающиеся (самозалечивающиеся) покрытия вызывают большой интерес благодаря их способности подавлять коррозию, которая является серьезной проблемой практически во всех отраслях промышленности. Разработка таких smart-покрытий, обладающих функцией активной антикоррозионной защиты и самовосстановления, необходима для долговременной работы металлических конструкций в агрессивных химических средах. При повреждении самовосстанавливающегося покрытия в коррозионной среде происходит формирование нового защитного слоя на поверхности дефекта и функциональные характеристики изделия восстанавливаются. Автономные механизмы восстановления защитных свойств антикоррозионных слоев реализуются благодаря внедрению ингибиторов коррозии в матрицу покрытия.
Полный текст

Об авторах
А. С. Гнеденков
Институт химии ДВО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: asg17@mail.com
ORCID iD: 0000-0002-9822-7849
профессор РАН, доктор химических наук, главный научный сотрудник
Россия, ВладивостокС. Л. Синебрюхов
Институт химии ДВО РАН
Email: sls@ich.dvo.ru
член-корреспондент РАН, доктор химических наук, доцент, заместитель директора
Россия, ВладивостокВ. С. Марченко
Институт химии ДВО РАН
Email: filonina.vs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9544-3597
младший научный сотрудник
Россия, ВладивостокА. Д. Номеровский
Институт химии ДВО РАН
Email: nomerovskii.ad@outlook.com
ORCID iD: 0000-0002-3118-5971
младший научный сотрудник
Россия, ВладивостокЯ. И. Кононенко
Институт химии ДВО РАН
Email: yana1996i@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2299-9009
младший научный сотрудник
Россия, ВладивостокВ. И. Сергиенко
Институт химии ДВО РАН
Email: referent@ich.dvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-0547-5545
академик РАН, доктор химических наук, профессор, научный руководитель организации
Россия, ВладивостокС. В. Гнеденков
Институт химии ДВО РАН
Email: svg21@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1576-8680
член-корреспондент РАН, доктор химических наук, профессор, директор
Россия, ВладивостокСписок литературы
- Физико-химические основы локальной гетерогенной коррозии магниевых и алюминиевых сплавов. физико-химические основы локальной гетерогенной коррозии магниевых и алюминиевых сплавов / А.С. Гнеденков, С.Л. Синебрюхов, В.С. Филонина, В.И. Сергиенко, С.В. Гнеденков. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2022.424 с.
- Shang W., Wu F., Wang Y., Rabiei Baboukani A., Wen Y., Jiang J. Corrosion resistance of micro-arc oxidation/graphene oxide composite coatings on magnesium alloys // ACS Omega. 2020.Vol. 5 (13). P. 7262–7270.
- Gnedenkov A.S., Sinebryukhov S.L., Filonina V.S., Gnedenkov S.V. Hydroxyapatite-containing PEO-coating design for biodegradable Mg-0.8Ca alloy: Formation and corrosion behaviour // Journal of Magnesium and Alloys. 2021. Vol. 11(12). P. 4468–4484.
- Feng J., Pan Y., Yang M., Fernandez C., Chen X., Peng Q. A lactoglobulin-composite self-healing coating for Mg alloys // ACS Applied Bio Materials. 2021. Vol. 4(9).P. 6843–6852.
- Cui X.J., Ning C.M., Zhang G.A., Shang L.L., Zhong L.P., Zhang Y.J. Properties of polydimethylsiloxane hydrophobic modified duplex microarc oxidation/diamond-like carbon coatings on AZ31B Mg alloy // Journal of Magnesium and Alloys. 2021. Vol. 9(4). P. 1285–1296.
- Wang X., Jing C., Chen Y., Wang X., Zhao G., Zhang X.Active corrosion protection of super-hydrophobic corrosion inhibitor intercalated Mg–Al layered double hydroxide coating on AZ31 magnesium alloy // Journal of Magnesium and Alloys. 2020. Vol. 8(1). P. 291–300.
- Gnedenkov A.S., Sinebryukhov S.L., Filonina V.S., Ustinov A.Y., Sukhoverkhov S.V., Gnedenkov S.V. New polycaprolactone-containing self-healing coating design for enhance corrosion resistance of the magnesium and its alloys // Polymers. 2023. Vol. 15(1). P. 202.
- Das A.K. Effect of rare earth oxide additive in coating deposited by laser cladding: A review // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 52. P. 1558–1564.
- Bouali A.C., Serdechnova M., Blawert C., Tedim J., Ferreira M.G.S., Zheludkevich M.L.Layered double hydroxides (LDHs) as functional materials for the corrosion protection of aluminum alloys: A review // Applied Materials Today. 2020. Vol. 21. P. 100857.
- Gnedenkov A.S., Filonina V.S., Sinebryukhov S.L., Gnedenkov S.V. A superior corrosion protection of Mg alloy via smart nontoxic hybrid inhibitor-containing coatings // Molecules. 2023.Vol. 28(6). P. 2538.
- Fattah-alhosseini A.,Chaharmahali R., Babaei K. Effect of particles addition to solution of plasma electrolytic oxidation (PEO) on the properties of PEO coatings formed on magnesium and its alloys: A review // Journal of Magnesium and Alloys. 2020. Vol. 8 (3). P. 799–818.
- Gnedenkov A.S., Sinebryukhov S.L., Filonina V.S., Plekhova N.G., Gnedenkov S.V.Smart composite antibacterial coatings with active corrosion protection of magnesium alloys // Journal of Magnesium and Alloys. 2022. Vol. 10(12). P. 3589–3611.
- Gnedenkov A.S., Lamaka S.V., Sinebryukhov S.L., Mashtalyar D.V., Egorkin V.S., Imshinetskiy I.M.Control of the Mg alloy biodegradation via PEO and polymer-containing coatings // Corrosion Science. 2021. Vol. 182. P. 109254.
- Daavari M., Conde A., Atapour M., HosseinpourRokni M., Mora Sánchez H., Mohedano M.In vitro corrosion-assisted cracking of AZ31B Mg alloy with a hybrid PEO+MWCNTs/PCL coating // Surfaces and Interfaces. 2023. Vol. 42. P. 103446.
- Kaseem M., Dikici B., Dafali A., Fattah-alhosseini A. Self-assembly of coumarin molecules on plasma electrolyzed layer for optimizing the electrochemical performance of AZ31 Mg alloy // Journal of Magnesium and Alloys. 2023. Vol. 11(5). P. 1618–1628.
- Umoren S.A.,Abdullahi M.T., Solomon M.M. An overview on the use of corrosion inhibitors for the corrosion control of Mg and its alloys in diverse media // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 20. P. 2060–2093.
- Guo X.-P., Song G.-L., Hu J.-Y., Huang D.-B. Corrosion inhibition of magnesium (Mg) alloys // Corrosion Prevention of Magnesium Alloys. 2013. P. 61–84.
- Lamaka S.V., Vaghefinazari B., Mei D., Petrauskas R.P., Höche D., Zheludkevich M.L. Comprehensive screening of Mg corrosion inhibitors // Corrosion Science. 2017.Vol. 128.P. 224–240.
- Al-Amiery A.A.,Isahak W.N.R.W., Al-Azzawi W.K. Corrosion inhibitors: Natural and synthetic organic inhibitors // Lubricants. 2023. Vol. 11(4). P. 174.
- Jamshidipour Z., Toorani M., Aliofkhazraei M., Mahdavian M.Reducing damage extent of epoxy coating on magnesium substrate by Zr-enhanced PEO coating as an effective pretreatment // Journal of Magnesium and Alloys. 2023. Vol. 11 (2). P. 641–656.
- Adsul S.H., Bagale U.D., Sonawane S.H., Subasri R. Release rate kinetics of corrosion inhibitor loaded halloysite nanotube-based anticorrosion coatings on magnesium alloy AZ91D // Journal of Magnesium and Alloys. 2021. Vol. 9(1). P. 202–215.
- Williams G.,McMurray H.N., Grace R. Inhibition of magnesium localised corrosion in chloride containing electrolyte // Electrochimica Acta.2010. Vol. 55(27). P. 7824–7833.
- Feng Z., Hurley B., Li J., Buchheit R. Corrosion inhibition study of aqueous vanadate on Mg alloy AZ31 // Journal of the Electrochemical Society.2018. Vol. 165(2). P. C94–C102.
- Kharitonov D.S., Zimowska M., Ryl J., Zieliński A., Osipenko M.A., Adamiec J., et al. Aqueous molybdate provides effective corrosion inhibition of WE43 magnesium alloy in sodium chloride solutions // Corrosion Science.2021. Vol. 190. P. 109664.
- Cui Z., Ge F., Lin Y., Wang L., Lei L., Tian H., et al. Corrosion behavior of AZ31 magnesium alloy in the chloride solution containing ammonium nitrate // Electrochimica Acta.2018. Vol. 278. P. 421–437.
- Williams G.,GraceR., Woods R.M. Inhibition of the localized corrosion of Mg alloy AZ31 in chloride containing electrolyte // Corrosion.2015. Vol. 71(2). P. 184–198.
- Correa P.S.,MalfattiC.F., Azambuja D.S. Corrosion behavior study of AZ91 magnesium alloy coated with methyltriethoxysilane doped with cerium ions // Progress in Organic Coatings.2011. Vol. 72 (4). P. 739–747.
- Anjum M.J., Zhao J.-M., Asl V.Z., Malik M.U., Yasin G., Khan W.Q. Green corrosion inhibitors intercalated Mg:Al layered double hydroxide coatings to protect Mg alloy // Rare Metals.2021. Vol. 40 (8). P. 2254–2265.
- Song H., Xu Z., Benabou L., Yin Z., Guan H., Yan H., et al. Sodium dodecyl sulfate (SDS) as an effective corrosion inhibitor for Mg-8Li-3Al alloy in aqueous NaCl: A combined experimental and theoretical investigation // Journal of Magnesium and Alloys.2023. Vol. 11 (1). P. 287–300.
- Hossain A.M.S., Méndez-Arriaga J.M., Xia C., Xie J., Gómez-Ruiz S. Metal complexes with ONS donor Schiff bases. A review // Polyhedron.2022. Vol. 217. P. 115692.
- Ali A., Pervaiz M., Saeed Z., Younas U., Bashir R., Ullah S., et al. Synthesis and biological evaluation of 4-dimethylaminobenzaldehyde derivatives of Schiff bases metal complexes: A review // Inorganic Chemistry Communications.2022. Vol. 145. P. 109903.
- Liu R., Liu Y., Yong Q., Xie Z.-H., Wu L., Zhong C.-J. Highly corrosion-resistant ZIF-8-integrated micro-arc oxidation coating on Mg alloy // Surface and Coatings Technology.2023. Vol. 463. P. 129505.
- He X., Chiu C., Esmacher M.J., Liang H. Nanostructured photocatalytic coatings for corrosion protection and surface repair // Surface and Coatings Technology. 2013. Vol. 237. P. 320–327.
- Galio A.F., Lamaka S. V., Zheludkevich M.L., Dick L.F.P., Müller I.L., Ferreira M.G.S. Inhibitor-doped sol-gel coatings for corrosion protection of magnesium alloy AZ31 // Surface and Coatings Technology. 2010. Vol. 204 (9–10). P. 1479–1486.
- Cicileo G.P., Rosales B.M., Varela F.E., Vilche J.R. Inhibitory action of 8-hydroxyquinoline on the copper corrosion process // Corrosion Science.1998. Vol. 40 (11). P. 1915–1926.
- Lamaka S.V., Knörnschild G., Snihirova D.V., Taryba M.G., Zheludkevich M.L., Ferreira M.G.S. Complex anticorrosion coating for ZK30 magnesium alloy // Electrochimica Acta. 2009. Vol. 55 (1). P. 131–141.
- Gao H., Li Q., Dai Y., Luo F., Zhang H.X. High efficiency corrosion inhibitor 8-hydroxyquinoline and its synergistic effect with sodium dodecylbenzenesulphonate on AZ91D magnesium alloy // Corrosion Science. 2010. Vol. 52 (5). P. 1603–1609.
- Huang D., Hu J., Song G.L., Guo X. Inhibition effect of inorganic and organic inhibitors on the corrosion of Mg-10Gd-3Y-0.5Zr alloy in an ethylene glycol solution at ambient and elevated temperatures // Electrochimica Acta. 2011. Vol. 56 (27). P. 10166–10178.
- Zhang R.F., Zhang S.F., Yang N., Yao L.J., He F.X., Zhou Y.P., et al. Influence of 8-hydroxyquinoline on properties of anodic coatings obtained by micro arc oxidation on AZ91 magnesium alloys // Journal of Alloys and Compounds.2012. Vol. 539. P. 249–255.
- Sun M., Yerokhin A., Bychkova M.Y., Shtansky D.V., Levashov E.A., Matthews A. Self-healing plasma electrolytic oxidation coatings doped with benzotriazole loaded halloysite nanotubes on AM50 magnesium alloy // Corrosion Science. 2016. Vol. 111. P. 753–769.
- Gnedenkov A.S., Sinebryukhov S.L., Filonina V.S., Ustinov A.Y., Gnedenkov S.V. Hybrid coatings for active protection against corrosion of Mg and its alloys // Polymers. 2023. Vol. 15 (14). P. 3035.
- Snihirova D., Lamaka S.V., Taryba M., Salak A.N., Kallip S., Zheludkevich M.L., et al. Hydroxyapatite microparticles as feedback-active reservoirs of corrosion inhibitors // ACS Applied Materials & Interfaces. 2010. Vol. 2 (11).P . 3011–3022.
- Zheludkevich M. Self-healing anticorrosion coatings // Self-healing materials: Fundamentals, design strategies, and applications.Weinheim, Germany: John Wiley and Sons, 2009. P. 101–139.
- Taryba M., Lamaka S.V., Snihirova D., Ferreira M.G.S., Montemor M.F., Wijting W.K., et al. The combined use of scanning vibrating electrode technique and micro-potentiometry to assess the self-repair processes in defects on “smart” coatings applied to galvanized steel // Electrochimica Acta. 2011. Vol. 56 (12). P. 4475–4488.
- Wang X., Li L., Xie Z.-H., Yu G. Duplex coating combining layered double hydroxide and 8-quinolinol layers on Mg alloy for corrosion protection // Electrochimica Acta. 2018. Vol. 283. P. 1845–1857.
- Gnedenkov A.S., Sinebryukhov S.L., Nomerovskii A.D., Filonina V.S., Ustinov A.Y., Gnedenkov S.V. Design of self-healing PEO-based protective layers containing in-situ grown LDH loaded with inhibitor on the MA8 magnesium alloy // Journal of Magnesium and Alloys.2023. Vol. 11 (10). P. 3688–3709.
- Lv Y., Zhang Y., Meng X., Dong Z., Zhang X. Construction of a PEO/Mg–Mn LDH composite coating on Mg–Ag–Mn alloy for enhanced corrosion resistance and antibacterial potential // Ceramics International. 2023. Vol. 49 (22). P. 35632–35643.
- Kaseem M.,Ko Y.G. Formation of flower-like structures for optimizing the corrosion resistance of Mg alloy // Materials Letters. 2018. Vol. 221. P. 196–200.
- Al.Zoubi W.,Ko Y.G. Self-assembly of hierarchical N-heterocycles-inorganic materials into three-dimensional structure for superior corrosion protection // Chemical Engineering Journal. 2019. Vol. 356. P. 850–856.
- Al Zoubi W., Kim M.J., Yoon D.K., Salih Al-Hamdani A.A., Kim Y.G., Ko Y.G. Effect of organic compounds and rough inorganic layer formed by plasma electrolytic oxidation on photocatalytic performance // Journal of Alloys and Compounds.2020. Vol. 823. P. 153787.
Дополнительные файлы
