Abstract

L’efficacité d’inhibition (IE) d’un extrait aqueux d’ail pour contrôler la corrosion de l’acier au carbone dans l’eau de puits en l’absence et en présence de Zn2+ a été évaluée par la méthode de perte de masse. La formulation composée de 2 ml d’extrait d’ail et de 25 ppm de Zn2+ offre une efficacité d’inhibition de 70 % pour l’acier au carbone immergé dans l’eau de puits. L’étude de polarisation révèle que cette formulation contrôle principalement la réaction anodique. Les spectres FTIR révèlent que le film protecteur est constitué d’un complexe Fe2+-allicine et de Zn(OH)2.

1. Introduction

Les inhibiteurs respectueux de l’environnement ont attiré plusieurs chercheurs. Les produits naturels sont non toxiques, biodégradables et facilement disponibles. Ils ont été largement utilisés comme inhibiteurs. Des produits naturels tels que la caféine ont été utilisés comme inhibiteurs. L’inhibition de la corrosion de l’acier par des extraits de plantes en milieu acide a été rapportée. La nature inhibitrice de l’écaillage des extraits de plantes pour divers types de métaux est brièvement résumée. Des extraits aqueux de feuilles de romarin, de Zanthoxylum alatum et de Law-sonia ont été utilisés pour inhiber la corrosion des métaux. L’inhibition de la corrosion du fer dans des solutions d’acide chlorhydrique par le henné naturel a été étudiée. L’inhibition de la corrosion de l’acier au carbone dans des milieux à faible teneur en chlorure par un extrait aqueux d’Hibiscus rosasinensis Linn a été évaluée. L’étude de l’inhibition de la corrosion par des inhibiteurs naturels est particulièrement intéressante car ils sont peu coûteux, écologiques et sans danger pour l’environnement. Le présent travail est entrepris :(i)pour évaluer l’efficacité d’inhibition (IE) d’un extrait aqueux d’ail dans le contrôle de la corrosion de l’acier au carbone dans l’eau de puits en l’absence et en présence de Zn2+(ii)pour analyser le film protecteur formé sur l’acier au carbone par les spectres FTIR,(iii)pour comprendre les aspects mécanistiques de l’inhibition de la corrosion par une étude de polarisation potentiodynamique, (iv) et pour proposer un mécanisme approprié pour l’inhibition de la corrosion.

2. procédure expérimentale

2.1. Préparation de l’extrait d’ail

Un extrait aqueux d’ail a été préparé en broyant 20 g d’ail avec de l’eau doublement distillée, en filtrant les impuretés et en complétant à 100 mL. L’extrait a été utilisé comme inhibiteur de corrosion dans la présente étude.

2.2. Préparation des spécimens

2.3. Méthode de perte de masse

Les données pertinentes sur l’eau de puits utilisée dans cette étude sont indiquées dans le tableau 1. Des spécimens d’acier au carbone en triplicata ont été immergés dans 100 mL d’eau de puits contenant différentes concentrations de l’inhibiteur en présence et en l’absence de Zn2+ pendant 3 jours. Le poids des spécimens avant et après l’immersion a été déterminé à l’aide de la balance Shimadzu, modèle AY 62. Les produits de corrosion ont été nettoyés avec la solution de Clarke. L’efficacité d’inhibition (IE) a ensuite été calculée en utilisant l’équation suivante : 𝑊IE=1001-2𝑊1%,(1) où 𝑊1 est la vitesse de corrosion en l’absence de l’inhibiteur, et 𝑊2 est la vitesse de corrosion en présence de l’inhibiteur.

2.4. Examen de surface

Les éprouvettes en acier au carbone ont été immergées dans diverses solutions d’essai pendant une période de 3 jours, sorties et séchées. La nature du film formé sur la surface des spécimens métalliques a été analysée par une étude spectroscopique FTIR.

2.5. Polarisation potentiodynamique

Les études de polarisation ont été réalisées dans un poste de travail électrochimique H&CH analyseur d’impédance modèle CHI 660A. Un assemblage de cellules à trois électrodes a été utilisé. L’électrode de travail était en acier au carbone. Une électrode au calomel saturé (SCE) a été utilisée comme électrode de référence, et une feuille de platine rectangulaire a été utilisée comme contre-électrode.

2.6. Spectres FTIR

Les spectres FTIR ont été enregistrés dans un spectrophotomètre Perkin-Elmer 1600. Le film a été soigneusement retiré, mélangé soigneusement avec du KBr, transformé en pastilles et les spectres FTIR ont été enregistrés.

3. Résultats et discussion

3.1. Analyse des résultats de la méthode de perte de masse

La vitesse de corrosion (CR) de l’acier au carbone immergé dans l’eau de puits (dont la composition est donnée dans le tableau 1) en l’absence et en présence de systèmes inhibiteurs est donnée dans le tableau 2. Les efficacités d’inhibition sont également indiquées dans le tableau. Il ressort du tableau 2 que l’extrait aqueux d’ail est un bon inhibiteur de l’acier au carbone dans l’eau de puits. 2 mL d’ail montre une IE de 50%. Plus la concentration de l’extrait d’ail augmente, plus l’IE augmente également. C’est-à-dire qu’à des concentrations plus élevées, l’ail accélère l’inhibition de la corrosion .

3.1.1. Influence du Zn2+ sur l’efficacité d’inhibition de l’extrait d’ail

L’influence du Zn2+ sur l’IE de l’extrait d’ail est donnée dans le tableau 2. En présence de Zn2+ (25 ppm), une excellente propriété inhibitrice est montrée par l’extrait d’ail. Par exemple, 2 mL d’extrait d’ail accélèrent la corrosion de l’acier au carbone (IE=50%) ; 25 ppm de Zn2+ ont 20% d’IE, mais leur combinaison a 70%.

3.2. Analyse des courbes de polarisation

Les courbes de polarisation potentiodynamique de l’acier au carbone immergé dans l’eau de puits en l’absence et en présence d’inhibiteurs sont présentées sur les figures 1(a) et 1(b). Les paramètres de corrosion sont indiqués dans le tableau 3. Lorsque l’acier au carbone est immergé dans l’eau du puits, le potentiel de corrosion est de -704 mV par rapport à la SCE (électrode au calomel saturée). Le courant de corrosion est de 2,600×10-6 A/cm2. Lorsque 2 ml d’extrait d’ail et 25 ppm de Zn2+ sont ajoutés au système ci-dessus, le potentiel de corrosion se déplace vers le côté anodique (-690 mV par rapport à la SCE). Ceci suggère que cette formulation contrôle principalement la réaction anodique. En présence du système inhibiteur, le courant de corrosion diminue de 2,600×10-6 A/cm2 à 2,353×10-6 A/cm2. Ceci suggère la nature inhibitrice de ce système d’inhibiteurs .

Figure 1

Courbes de polarisation de l’acier au carbone immergé dans (a) l’eau de puits et (b) l’eau de puits +2 mL d’extrait d’ail +25 ppm de Zn2+.

3.3. Analyse des spectres FTIR

Le principe actif d’un extrait aqueux d’ail est l’allicine. Elle est constituée d’un groupe S=O et d’un groupe S.

Quelques gouttes d’un extrait aqueux d’ail ont été séchées sur une plaque de verre. Une masse solide a été obtenue. Son spectre FTIR est représenté sur la figure 2(a). Le groupe vinyle apparaît à 1026,28 cm-1. S=O apparaît à 1026 cm-1 et S à 1237,58 cm-1. Ainsi, la structure de l’allicine est confirmée par les spectres FTIR (Schéma 1). Le spectre FTIR du complexe préparé en mélangeant l’extrait d’ail et Zn2+ est montré dans la Figure 2(b). La bande due aux doubles liaisons conjuguées se déplace de 3757,23 cm-1 à 3819,62 cm-1. La bande à 608,46 correspond à l’étirement de Zn-O. La fréquence d’étirement OH apparaît à 3407,06 cm-1. Ceci confirme la formation de Zn(OH)2 sur les sites cathodiques de la surface métallique. Comme il y a une coordination complète entre Fe2+ et l’allicine, la bande due à la formation du complexe disparaît dans le spectre FTIR du film formé sur la surface de l’acier au carbone par l’extrait d’ail (Figure 2(b)) .

Schéma 1

Structure de l’allicine.

(a)

(b)

(a)
(b).

Figure 2

(a) Spectres FTIR de la masse solide obtenue par évaporation de l’extrait d’ail. (b) Spectres FTIR du film formé sur la surface de l’échantillon d’acier au carbone après immersion dans de l’eau de puits contenant 2 mL d’extrait d’ail et 25 ppm de Zn2+.

3.4. Mécanisme d’inhibition de la corrosion

L’étude de perte de masse révèle que la formulation composée de 2 mL d’extrait d’ail +25 ppm de Zn2+ offre 70% d’IE à l’acier au carbone immergé dans l’eau de puits. L’étude de polarisation révèle que cette formulation contrôle la réaction anodique de manière prédominante. Les spectres FTIR révèlent que le film protecteur est constitué d’un complexe Fe2+-allicine et de Zn(OH)2. Afin d’expliquer les faits ci-dessus d’une manière holistique, le mécanisme suivant d’inhibition de la corrosion est proposé.(i) Lorsque la formulation composée d’eau de puits, d’extrait d’ail et de Zn2+ est préparée, il y a formation d’un complexe Zn2+-allicine en solution.(ii) Lorsque l’acier au carbone est immergé dans la solution, le complexe Zn2+-allicine diffuse de la masse de la solution vers la surface du métal.(iii) Sur la surface du métal, le complexe Zn2+-allicine est converti en complexe Fe2+-allicine. Zn2+ est libéré.(iv)Zn2+-allicine + Fe2+ → Fe2+-allicine + Zn2+.(v)Le Zn2+ libéré se combine avec OH- pour former Zn(OH) 2.(vi)Zn2+ + 2 OH- → Zn(OH)2.(vii)Ainsi, le film protecteur est constitué du complexe Fe2+-allicine et de Zn(OH)2.

4. Conclusions

La présente étude conduit aux conclusions suivantes :(i)la formulation constituée de 2 mL d’extrait d’ail et de 25 ppm de Zn2+ offre une efficacité d’inhibition de 70% à l’acier au carbone immergé dans l’eau de puits ;(ii)l’étude de polarisation révèle que cette formulation contrôle la réaction anodique de manière prédominante ;(iii)les spectres FTIR révèlent que le film protecteur est constitué de complexe Fe2+-allicine et de Zn(OH)2.

Remerciements

Les auteurs remercient leurs directions et la Commission des subventions universitaires, Inde, pour l’aide et les encouragements.