Syntéza MgFe-LDH vrstev jakožto potenciální korozní ochrana Mg substrátů
Loading...
Date
Authors
Molva, Vojtěch
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Cílem této diplomové práce byla syntéza MgFe-LDH povlaků, jakožto potenciální korozní ochrany Mg substrátu. Teoretická část se zabývá hořčíkem a jeho slitinami využitelnými nejen v biomedicíně. Následně je zde popsána koroze Mg substrátu a možnosti povrchových úprav v oblasti biomedicínských aplikací se zaměřením na povlaky na bázi podvojných vrstevnatých hydroxidů (LDH). Dále je pojednáno o těchto povlacích a metodách jejich příprav. Teoretická část je zakončena přehledem studovaných MgFe-LDH povlaků a parametry jejich příprav. V rámci experimentální části byly studovány podmínky dvoukrokové syntézy MgFe-LDH povlaků. V prvním kroku byl studován vliv předúpravy, dále teploty a času syntézy prekurzorové FeOOH vrstvy. Ve druhém kroku byl zkoumán vliv procesních parametrů na kvalitu povlaku. Morfologie, struktura a složení deponovaných povlaků byly zkoumány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM), energiově disperzní spektroskopie (EDS) a rentgenovou difrakční spektroskopií (XRD). Na základě těchto analýz bylo provedeno hodnocení kvality povlaků. Na základě výsledků se jako optimální podmínky syntézy vrstvy FeOOH jevil reakční čas 3 h a laboratorní teplota. Pro druhý krok byly zvoleny optimální podmínky: 0,1M koncentrace Mg(NO3)2 a čas syntézy byl 12 h při pH 10 za hydrotermálních podmínek. Korozní odolnost byla zkoumána pomocí potenciodynamických zkoušek v Hankově roztoku. Na základě provedených měření došlo k výraznému zlepšení korozních vlastností v porovnání s nepovlakovanou slitinou AZ31, kdy došlo k poklesu icorr z původních 0,636 Acm-2 na 0,14 Acm-2.
The aim of this diploma thesis was to synthesize MgFe-LDH coatings as a potential corrosion protection for Mg substrates. The theoretical part deals with magnesium and its alloys that can be used not only in biomedicine. Subsequently, the corrosion of Mg substrates and the possibilities of surface treatments in the field of biomedical applications are described, with a focus on coatings based on layered double hydroxides (LDH). These coatings and methods of their preparation are also discussed. The theoretical part concludes with an overview of the studied MgFe-LDH coatings and the parameters of their preparation. In the experimental part, the conditions for the two-step synthesis of MgFe-LDH coatings were studied. In the first step, the influence of pretreatment, followed by the temperature and synthesis time of the precursor FeOOH layer, was studied. In the second step, the influence of process parameters on the quality of the coating was investigated. The morphology, structure, andcomposition of the deposited coatings were examined using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction spectroscopy (XRD). Based on these analyses, the quality of the coatings was evaluated. Based on the results, areaction time of 3 h and laboratory temperature appeared to be the optimal conditions for the synthesis of the FeOOH layer. For the second step, the optimal conditions were selected: 0.1M concentration of Mg(NO3)2 and a synthesis time of 12 h at pH 10 under hydrothermal conditions. Corrosion resistance was investigated using potentiodynamic tests in Hank's solution. Based on the measurements, there was a significant improvement in corrosion properties compared to the uncoated AZ31 alloy, with a decrease icorr from the original 0.636 Acm-2 to 0.14 Acm-2.
The aim of this diploma thesis was to synthesize MgFe-LDH coatings as a potential corrosion protection for Mg substrates. The theoretical part deals with magnesium and its alloys that can be used not only in biomedicine. Subsequently, the corrosion of Mg substrates and the possibilities of surface treatments in the field of biomedical applications are described, with a focus on coatings based on layered double hydroxides (LDH). These coatings and methods of their preparation are also discussed. The theoretical part concludes with an overview of the studied MgFe-LDH coatings and the parameters of their preparation. In the experimental part, the conditions for the two-step synthesis of MgFe-LDH coatings were studied. In the first step, the influence of pretreatment, followed by the temperature and synthesis time of the precursor FeOOH layer, was studied. In the second step, the influence of process parameters on the quality of the coating was investigated. The morphology, structure, andcomposition of the deposited coatings were examined using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction spectroscopy (XRD). Based on these analyses, the quality of the coatings was evaluated. Based on the results, areaction time of 3 h and laboratory temperature appeared to be the optimal conditions for the synthesis of the FeOOH layer. For the second step, the optimal conditions were selected: 0.1M concentration of Mg(NO3)2 and a synthesis time of 12 h at pH 10 under hydrothermal conditions. Corrosion resistance was investigated using potentiodynamic tests in Hank's solution. Based on the measurements, there was a significant improvement in corrosion properties compared to the uncoated AZ31 alloy, with a decrease icorr from the original 0.636 Acm-2 to 0.14 Acm-2.
Description
Citation
MOLVA, V. Syntéza MgFe-LDH vrstev jakožto potenciální korozní ochrana Mg substrátů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)
Date of acceptance
2025-06-03
Defence
Diplomant při prezentaci práce s názvem Syntéza MgFe-LDH vrstev jakožto potenciální korozní ochrana Mg substrátů nejdříve komisi představil problematiku hořčíku a jeho slitin. V experimentální části ukázal postup přípravy vzorků a jejich složení. Následně ukázal cíle své práce a vysvětlil použité metody. Z výsledků ukázal nejdříve výsledky měření SEM-EDS, reakční časy tvorby vrstev v závislosti na čase a teplotě a jejich složení. Složení bylo zjišťováno pomocí SEM-EDS a XRD. Následně ukázal výsledky potenciodynamické zkoušky pro zjištění korozní odolnosti. Po závěrečném shrnutí výsledků student odpovídal na otázky oponenta:
1) Jaká je role MgFe-LDH povlaku z hlediska korozní ochrany na základě potenciodynamické polarizace?
2) Význam přípravy MgFe-LDH povlaku je podtržen jeho schopností zvýšit biokompatibilitu. Jaký další přínos může LDH povlak poskytnout?
3) Jaký je hlavní limitující faktor představeného postupu pro efektivní přípravu MgFe-LDH povlaku?
Po odpovědích na otázky oponenta položila komise následující otázky:
1) Co kompenzuje náboj při substituci Mg za Fe3+?
2) Proč nejsou vidět difrakce substrátu na snímcích z XRD?
Na veškeré otázky student výborně odpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení