酸性溶液中でのアルミニウム合金の環境に優しい腐食防止剤としてのファビピラビル薬剤の性能の電気化学的および理論的研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8680 (2023) この記事を引用

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アルミニウム - シリコン合金は、比較的手頃なコストでフォールトトレラントなプロセス能力と妥当な静的特性を備えているため、自動車産業や航空宇宙産業で好まれる選択肢となっています。 この研究は、攻撃的な酸性環境 (1.0 M HCl) でアルミニウム合金 (AlSi) 表面を保護するための生体適合性と環境に優しい阻害剤としてのファビピラビル (FAV) 薬剤の使用を調査することを目的としました。 電気化学的測定により、FAV は陰極効果を持つ混合タイプの阻害剤として分類されることが宣言されています。 100 ppm では、FAV の阻害効率が最も高かった (96.45%)。 FAV は二重層静電容量値が低く、電荷移動抵抗がより優れています。 これらの結果は、1.0 M HCl 中での AlSi 腐食が FAV の存在下で減少することを示しています。 Langmuir モデルは FAV の吸着挙動 (R2 ≈ 1) によく適合します。 この環境における主な吸着は化学吸着です。 理論計算では、腐食防止剤の分子構造と挙動を研究します。 FAV のさまざまな量子化学特性が計算されています。これには、エネルギー差 (ΔE)、柔らかさ、全体的な硬度、および最高占有分子軌道と最低空軌道に応じたバックドネーションのエネルギーが含まれます。 さらに、Mulliken と Fukui の集団解析と分子静電ポテンシャル マップは、電子分布と分子の活性中心を表します。 実験結果と量子化学計算は一致しており、FAV は緑色腐食防止剤として推奨されています。

アルミニウムは、柔らかく柔軟性の高いラッピングフォイルから最も要求の厳しいエンジニアリング用途に至るまで、さまざまな業界にとって最も柔軟性があり、手頃な価格の金属材料の 1 つです。 アルミニウム合金の主な合金元素であるシリコーンは、優れた鋳造性によりアルミニウムの特性を向上させます。 AlSi ベースの鋳造合金は、すべてのアルミニウム鋳造品の約 90% を構成します1。 AlSi 合金は、優れた摩耗、低い熱膨張係数、高い強度/重量比、および優れた耐摩耗性と耐食性により、自動車分野などのさまざまな産業、特にピストンの製造で広く利用されています2。

業界のほとんどのアルミニウムの酸洗作業では HCl 溶液が使用されるため 3,4、アルミニウムの腐食は事実上すべての化学事業に影響を与える避けられない問題であり、現代における最悪の技術災害の 1 つです。 腐食は、間違いなく私たちの自然特性の劣化とルピーでの直接コストを増大させるため、広範囲にわたる問題です。 したがって、アルミニウムとその合金を塩酸溶液から保護することは、産業の拡大にとって重要です5。

さまざまな有機分子が金属表面の腐食防止剤として使用されます6、7、8、9。 これらの有機分子はより高度に保護されていますが、そのほとんどは有害な環境影響を引き起こします。 アルミニウム合金の保護には、特性と環境に配慮した効果的な耐食性材料を使用するさらなる配慮が必要です。

したがって、腐食の研究者は、環境に優しく、毒性の少ない耐食性の開発に集中してきました。 環境への影響を最小限に抑えた新しい腐食防止剤は、しばしばグリーンまたは環境に優しいと呼ばれ、ますます望まれ、不可欠なものとなっています10、11、12。 酸性溶液中でのアルミニウムの腐食を防ぐための最も有望な代替品は薬物です。薬物は通常、生物源に由来し、低濃度で強力な抑制効果を示し、自然に生分解性であるためです13、14、15。 Hamza et al.16 は、重量損失法を使用して、1.0 M HCl 中での Al (2024) 合金の腐食に対するフェニレフリン薬の吸着と性能特性を調べています。 著者らは、薬物濃度を増加させるとフェニレフリン阻害の効率が向上すると結論づけました。 薬剤フェニレフリンは、ラングミュアの吸着等温線に従い、表面に化学的に吸着されました。 500 ppm および 303 K では、阻害剤の効率パーセンテージは 83.92% に近かった。