11 november 2021

Een coating op basis van een legering van zwavel-selenium (S-Se) verhindert niet alleen de corrosievorming op staal, maar is eveneens in staat zichzelf te herstellen. Dat hebben onderzoekers aan de Rice University onlangs na een reeks van experimenten vastgesteld.

Volgens de universitaire materiaalwetenschappers combineert de nieuwe coating de prestaties van verschillende coatings die momenteel in omloop zijn. Net als coatings op basis van zink en chroom blokkeert de zwavel-selenium coating de inwerking van vocht en chloor op het materiaal. Ook bij toepassing onder water wordt het staal afdoende beschermd, zoals polymeer-coatings dat doen. Bovendien wordt de (versnelde) vorming van corrosie door microben tegengegaan.

De wetenschappers maken deze gevolgtrekkingen na een reeks laboratoriumexperimenten met platen van ‘gewoon’ staal in een gangbare staalkwaliteit. Voor de tests werd één plaat toegerust met de nieuwe coating, de andere plaat diende ter controle en vergelijking en bleef daarom ongecoat. Een maand lang verbleven beide platen ondergedompeld in een bad van zeewater en een sodium-sulfaat oplossing. Na afloop bleek het onbehandelde staal sterk gecorrodeerd, het gecoate staal kwam weer boven in vrijwel dezelfde conditie als vóór de proef, zonder oxidatie en kleurverandering.

Vervolgens werden twee nieuwe monsters, wederom één gecoat en één ongecoat, langdurig blootgesteld aan plankton en biofilms. Van deze (sulfaat reducerende) bacteriën was de onderzoekers bekend dat ze het corrossieproces aanzienlijk kunnen versnellen. Opnieuw kwam het staal met de nieuwe coating nagenoeg onaangetast uit de proef. ‘De coating biedt, zelfs in een ‘agressief’ klimaat, een beschermings-effectiviteit van 99,99 procent’, reageert het research-team enthousiast.

Nog het meest verrast waren de onderzoekers door het zelf herstellend vermogen van de coating. Bij plaatsing op een hete plaat – verhit tot 70°C – vormden twee coatinglagen binnen twee minuten weer één plooibare laag. Gaten in de coating gingen dicht nadat het materiaal 15 minuten lang tot 130°C was verwarmd. De coating bleek daarna nog even effectief te werken als de oorspronkelijke, onbeschadigde coating.

‘Als je de legering een ‘por’ geeft, herstelt hij’, stelt onderzoeksrapporteur Muhammad Rahman. ‘Als het snel moet herstellen, helpen we het met warmte. Maar na verloop van tijd zullen de meeste dikke monsters vanzelf herstellen.’ De onderzoekers aan de Rice University vervolgen hun studie nu met tests van de coating in gevarieerde samenstellingen op verschillende soorten staal. Daarbij worden ook verschillende applicatietechnieken verkend.

• Meer informatie over het onderzoek.
• Foto: M.A.S.R. Saadi, afgestudeerd aan de Rice University en medewerker aan het onderzoek, brengt de nieuwe coating aan op een stuk staal. (© Jeff Fitlow/Rice University).