Studio della deposizione minerale su substrati di acciaio al carbonio in acqua di mare naturale per polarizzazione catodica

This thesis concerns an experiment on the identification of the most favourable conditions for obtaining a mineral layer on the surface of the metal and the "degree of protection" it offers, through the use of three electrochemical cells with different configurations, which have been used to perform potentiodynamic polarizations, potentiostatic polarizations and EIS electrochemical impedance measurements, at room temperature with natural seawater at neutral pH. The study was carried out by directly measuring the variation of current and potential density values during the formation of the calcareous deposit under cathodic polarization at impressed current, delivered by activated titanium anodes. From the tests of induced mineral deposition by cathodic polarization, with constant potential equal to -1,00 V vs SCE, we observe a progressive reduction of the cathodic current in absolute value, but more significantly after about the first 48 h, reaching an almost stationary position. The potential set allows the formation of a deposit that over time becomes more compact and mechanically stable, composed of aragonite. However, the rate of deposition is quite low and over time tends to decrease, as does the cathodic protection current. From the results obtained from the EIS electrochemical impedance measurement test, it is again confirmed that after the first 48 h of cathodic polarization the most important changes occur, since the mineral deposit formed during this period of time, provides a considerable increase in the surface impedance of the steel thus increasing its corrosion resistance.

Questa tesi riguarda una sperimentazione relativa all’individuazione delle condizioni più favorevoli all’ottenimento di uno strato minerale sulla superficie del metallo e del “grado di protezione” da esso offerto, mediante l’impiego di tre celle elettrochimiche con diverse configurazioni, le quali sono state utilizzate per effettuare polarizzazioni potenziodinamiche, polarizzazioni potenziostatiche e misure di impedenza elettrochimica EIS, a temperatura ambiente con acqua di mare naturale a pH neutro. Lo studio è stato svolto misurando direttamente la variazione dei valori di densità di corrente e di potenziale durante la formazione del deposito calcareo sotto polarizzazione catodica a corrente impressa, erogata da anodi di titanio attivato. Dalle prove di deposizione minerale indotta per polarizzazione catodica, a potenziale costante pari a -1,00 V vs SCE, si osserva una progressiva riduzione della corrente catodica in valore assoluto, ma in maniera più significativa dopo circa le prime 48 h, raggiungendo una quasi stazionarietà. Il potenziale impostato consente la formazione di un deposito che col tempo diventa sempre più compatto e meccanicamente stabile, composto da aragonite. Tuttavia, la velocità di deposizione risulta abbastanza bassa e nel tempo tende a diminuire, come diminuisce anche la corrente di protezione catodica. Dai risultati ottenuti dalla prova di misura dell’impedenza elettrochimica EIS, si conferma nuovamente che dopo le prime 48 h di polarizzazione catodica si hanno i cambiamenti più importanti, poiché il deposito minerale formatosi in questo periodo di tempo, fornisce un aumento considerevole dell’impedenza di superficie dell’acciaio aumentandone così la sua resistenza a corrosione.