INHIBITION OF MILD STEEL CORROSION BY RHEUM RIBES (IŞGIN) GREEN EXTRACTS IN 1,0 M HCI SOLUTION

Abstract

ABSTRACT In this study, flower (RR flower), leaf (RR leaf), and root (RR root) extracts of Rheum Ribes (Işgin) (RR) were prepared, and their protective effects on mild steel corrosion in an acidic medium were investigated. Additionally, the extracts were applied as corrosion inhibitor at a specific concentration for copper and steel rebar embedded in reinforced concrete. Excerpts from various plant parts were dissolved in a 1 M HCl solution with various RR extract concentrations. Open circuit potential (Eocp-t), linear polarization resistance (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and potentiodynamic polarization (PP) measurements were performed to investigate protection ability of the extracts. The stability of surface film was evaluated using chronoamperometry (CA) and cyclic voltammetry (CV) studies. After being exposed to a corrosive medium, the surfaces of metals were examined using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), atomic force microscopy (AFM) and contact angle measurements. The results demonstrated that the extract molecules formed adherent, homogenously distributed and protective films on metal surface and provide protection ability againt to corrosion. Increasing the concentration of RR green extracts and the immersion time resulted in a strong inhibition effect against corrosive attacks on the alloy's surface. The protective performance of the extracts were in the order of RR flower > RR leaf > RR root. The presence of iodide ions in the inhibited solutions generally provided better protecton ability via a synergistic inhibition effect. At 1000 ppm extract concentration; the protection efficiency of RR root extract increased from 84.5% to 89.1%, protection efficieny of RR leaf extract increased from 89% to 93.1% after the addition of 1000 ppm KI to the inhibited solution. But, there was not a synergism between iodide ions and RR flower, which had 94.6% inhibition efficiency individually. The inhibition efficiency of this extract on mild steel corrosion increased to 98.3% after 6 hours exposure. The extract molecules adsorbed to metal surface via physical and chemical interactions. The surface extract films were very stable. Despite this, the inhibition efficiencies of the extracts on copper were lower with respect to mild steel. RR root extract was almost incapable of protecting copper from corrosive ions in 1 M HCl solution. The order of inhibitor properties of the extracts were the same as mild steel. Lastly, the inhibition effect of the RR flower extract on the breakdown of steel rebar by adding to the reinforced concrete structures was investigated in 3.5% NaCl solution. The results indicated thet RR flower is a good corrosion inhibitor for steel rebar embedded in reinforced concrete. Even after 168 hours, it still offered a very high protection efficiency of 84.0%.

ÖZET Bu çalışmada, Rheum Ribes (Işgın) (RR) bitkisinin çiçek (RR çiçek), yaprak (RR yaprak) ve kök (RR kök) ekstraktları hazırlanmış ve asidik ortamda yumuşak çelik korozyonuna koruyucu etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, en iyi performansı gösteren özütün bakır ve betonarme yapıya gömülmüş inşaat (donate) çeliğinin korozyonuna inhibitor etkisi de incelenmiştir. RR’nin farklı bölgerlerinden elde edilen özütler farklı RR deirşimlerinde 1 M HC1 çözeltisinde çözülmüştür. Özütlerin inhibisyon etkileri açık devre potansiyelinin zamanla değişimi (Eocp-t), lineer polarizasyon direnci (LPR), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyodinamik polarizasyon (PP) ölçümleri ile incelenmiştir. Metal yüzeyinde oluşan filmin kararlılığı kronoamperometri (CA) ve döngüsel voltametri (CV) teknikleri ile araştırılmıştır. Korozif bir ortama maruz bırakıldıktan sonra metallerin yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve temas açısı ölçümleri kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular, özüt moleküllerinin metal yüzeyinde sıkı tutunmuş, homojen dağılmış ve koruyucu filmler oluşturduğunu ve korozyona karşı koruma sağladıklarını göstermiştir. Ekstrakt derişiminin ve daldırma süresinin artması ile inhibisyon etkisi artmıştır. Özütlerin koruyucu performansı RR çiçek > RR yaprak > RR kök şeklinde değiştiği belirlenmiştir. İnhibitörlü çözeltilerde iyodür iyonlarının varlığı, genellikle sinerjistik etki ile koruma etkinliğin arttırmıştır. 1000 ppm özüt derişiminde; ortama 1000 ppm KI eklendiğinde RR kök ekstraktının koruma etkisi %84,5'ten %89,1'e, RR yaprak ekstraktının koruma etkisi ise %89'dan %93,1'e yükselmiştir. Ancak, tek başına %94,6 inhibisyon sağlayan RR çiçeği içeren ortama KI eklenmesi sinerjitik etki oluşturmamıştır. Bu özütün yumuşak çeliğin korozyonuna inhibisyon etkisi 6 saat daldırma sonunda %98,3'e yükselmiştir. Özüt molekülleri metal yüzeyine fiziksel ve kimyasla etkileşimler ile adsorbe olmuştur. Yüzeyde oluşan özüt filmlerinin son derece kararlı olduğu belirlenmiştir. Ancak, ekstraktların bakırın korozyonuna inhibisyon etkilerinin yumuşak çelik ile kıyaslandığında daha düşük olduğu belirlenmiştir. RR kök özütünün, 1 M HC1 çözeltisinde bakırın korozyonuna neredeyse etki etmediği belirlenmiştir. Özütleirn koruyucu performans sıralaması yumuşak çelik ile aynıdır. Son olarak, RR çiçek özütü betonarme yapılara ilave edilerek inşaat (donate) çeliğinin korozyonuna inhibisyon etkisi %3,5 NaCl çözeltisinde incelenmiştir. Sonuçlar, RR çiçeğinin, çelik için iyi bir korozyon inhibitörü olduğunu göstermiştir. 168 saat sonra bile %84,0 gibi çok yüksek bir koruma etkisi göstermiştir.