Indagini elettrochimiche e teoriche sulle prestazioni del farmaco favipiravir come inibitore della corrosione ecologicamente benigno per la lega di alluminio in soluzione acida

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8680 (2023) Citare questo articolo

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Le leghe di alluminio-silicio sono diventate un'opzione preferita nei settori automobilistico e aerospaziale grazie alla loro capacità di processo tollerante ai guasti e alle ragionevoli caratteristiche statiche a costi relativamente accessibili. Questo studio mirava a studiare l'uso del farmaco favipiravir (FAV) come inibitore biocompatibile ed eco-compatibile per proteggere la superficie della lega di alluminio (AlSi) in un ambiente acido aggressivo (HCl 1,0 M). Le misurazioni elettrochimiche dichiarano che il FAV è classificato come un inibitore di tipo misto ad effetto catodico. A 100 ppm, FAV aveva la massima efficienza inibitoria (96,45%). FAV è associato a valori di capacità a doppio strato più bassi e a una resistenza al trasferimento di carica più eccellente. Questi risultati mostrano che la corrosione dell'AlSi in HCl 1,0 M è ridotta in presenza di FAV. Il modello di Langmuir è particolarmente adatto al comportamento di adsorbimento della FAV (R2 ≈ 1). Il chemisorbimento è l'adsorbimento primario in questo ambiente. Il calcolo teorico studia la struttura molecolare e il comportamento degli inibitori di corrosione. Sono state calcolate diverse proprietà chimiche quantistiche della FAV, tra cui la differenza di energia (ΔE), la morbidezza, la durezza globale e l'energia di donazione posteriore a seconda degli orbitali molecolari più occupati e più bassi non occupati. Inoltre, l'analisi della popolazione di Mulliken e Fukui e la mappa del potenziale elettrostatico molecolare rappresentano la distribuzione degli elettroni e i centri attivi della molecola. I risultati sperimentali e i calcoli chimici quantistici corrispondevano e il FAV è raccomandato come inibitore della corrosione verde.

L'alluminio è uno dei materiali metallici più flessibili e convenienti per vari settori, dalla pellicola avvolgente morbida e altamente flessibile alle applicazioni ingegneristiche più esigenti. Grazie alla sua eccellente capacità di colata, il silicone, l'elemento legante primario di una lega di alluminio, migliora le caratteristiche dell'alluminio. Le leghe per colata a base di AlSi costituiscono circa il 90% di tutti i getti di alluminio1. Grazie alla loro eccezionale resistenza all'usura, ai bassi coefficienti di dilatazione termica, all'elevato rapporto resistenza/peso e all'eccellente resistenza all'usura e alla corrosione, le leghe AlSi sono ampiamente utilizzate in diversi settori, come quello automobilistico, in particolare nella produzione di pistoni2.

Poiché la maggior parte delle operazioni di decapaggio acido dell’alluminio nel settore utilizzano una soluzione HCl3,4, la corrosione dell’alluminio è un problema inevitabile che colpisce praticamente tutte le attività chimiche ed è uno dei peggiori disastri tecnologici del nostro tempo. La corrosione è un problema diffuso perché senza dubbio contribuisce al deterioramento delle nostre proprietà naturali e ai suoi costi diretti in rupie. Di conseguenza, la protezione dell’alluminio e delle sue leghe dalle soluzioni di acido cloridrico è fondamentale per le industrie in espansione5.

Diverse molecole organiche vengono utilizzate come inibitori della corrosione per le superfici metalliche6,7,8,9. Nonostante la maggiore protezione di queste molecole organiche, la maggior parte di esse provoca un effetto ambientale dannoso. La protezione delle leghe di alluminio richiede ancora maggiore attenzione utilizzando materiali resistenti alla corrosione caratteristici ed efficaci rispetto all'ambiente.

Pertanto, i ricercatori sulla corrosione si sono concentrati sullo sviluppo di una resistenza alla corrosione ecologica e meno tossica. Nuovi inibitori della corrosione con impatto ambientale minimo, spesso chiamati verdi o ecologici, sono diventati sempre più desiderabili ed essenziali10,11,12. L'alternativa più promettente per prevenire la corrosione dell'alluminio in soluzioni acide sono i farmaci poiché sono tipicamente derivati ​​da fonti biologiche, mostrano una forte efficienza di inibizione a basse concentrazioni e sono naturalmente biodegradabili13,14,15. Hamza et al.16 utilizzano il metodo della perdita di peso per esaminare le caratteristiche di assorbimento e prestazione del farmaco fenilefrina per la corrosione della lega di Al (2024) in HCl 1,0 M. Gli autori hanno concluso che l’aumento della concentrazione del farmaco ha migliorato l’efficienza dell’inibizione della fenilefrina. Il farmaco fenilefrina è stato adsorbito chimicamente sulla superficie, seguendo l'isoterma di adsorbimento di Langmuir. A 500 ppm e 303 K l'efficienza percentuale dell'inibitore era vicina all'83,92%.