Études électrochimiques et théoriques sur les performances du médicament favipiravir en tant qu'inhibiteur de corrosion écologiquement inoffensif pour l'alliage d'aluminium en solution acide

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8680 (2023) Citer cet article

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Les alliages aluminium-silicium sont devenus une option privilégiée dans les industries automobile et aérospatiale grâce à leur capacité de traitement insensible aux pannes et à leurs caractéristiques statiques raisonnables à des coûts relativement abordables. Cette étude visait à étudier l'utilisation du favipiravir (FAV) comme inhibiteur biocompatible et respectueux de l'environnement pour protéger la surface de l'alliage d'aluminium (AlSi) dans un environnement acide agressif (HCl 1,0 M). Les mesures électrochimiques déclarent que le FAV est classé comme inhibiteur de type mixte à effet cathodique. À 100 ppm, le FAV avait l'efficacité inhibitrice la plus élevée (96,45 %). Le FAV est associé à des valeurs de capacité double couche plus faibles et à une excellente résistance au transfert de charge. Ces résultats montrent que la corrosion de l'AlSi dans 1,0 M HCl est réduite en présence de FAV. Le modèle de Langmuir est bien adapté au comportement d'adsorption du FAV (R2 ≈ 1). La chimisorption est la principale adsorption dans cet environnement. Le calcul théorique étudie la structure moléculaire et le comportement des inhibiteurs de corrosion. Différentes propriétés chimiques quantiques du FAV ont été calculées, notamment la différence d'énergie (ΔE), la douceur, la dureté globale et l'énergie de rétrodon en fonction des orbitales moléculaires les plus occupées et les plus basses inoccupées. De plus, l'analyse de population de Mulliken et Fukui et la carte du potentiel électrostatique moléculaire représentent la distribution électronique et les centres actifs de la molécule. Les résultats expérimentaux et les calculs de chimie quantique correspondent, et le FAV est recommandé comme inhibiteur de corrosion vert.

L'aluminium est l'un des matériaux métalliques les plus flexibles et les plus abordables pour diverses industries, du film d'emballage souple et très flexible aux applications d'ingénierie les plus exigeantes. En raison de son excellente capacité de coulée, le silicone, principal élément d'alliage d'un alliage d'aluminium, améliore les caractéristiques de l'aluminium. Les alliages de fonderie à base d'AlSi représentent environ 90 % de toutes les pièces moulées en aluminium1. En raison de leur usure exceptionnelle, de leurs faibles coefficients de dilatation thermique, de leur rapport résistance/poids élevé et de leur excellente résistance à l’usure et à la corrosion, les alliages AlSi sont largement utilisés dans différentes industries, comme le secteur automobile, notamment dans la production de pistons2.

Étant donné que la plupart des opérations de décapage à l’acide d’aluminium du secteur utilisent une solution HCl3,4, la corrosion de l’aluminium est un problème inévitable qui touche pratiquement toutes les entreprises chimiques et constitue l’une des pires catastrophes technologiques de notre époque. La corrosion est un problème répandu car elle contribue incontestablement à la détérioration de nos propriétés naturelles et à ses coûts directs en roupies. Par conséquent, la protection de l’aluminium et de ses alliages contre les solutions d’acide chlorhydrique est essentielle pour les industries en expansion5.

Différentes molécules organiques sont utilisées comme inhibiteurs de corrosion pour les surfaces métalliques6,7,8,9. Malgré la plus grande protection de ces molécules organiques, la plupart d’entre elles provoquent un effet néfaste sur l’environnement. La protection des alliages d'aluminium nécessite encore plus d'attention en utilisant des matériaux résistants à la corrosion caractéristiques et efficaces.

Par conséquent, les chercheurs en corrosion se sont concentrés sur le développement d’une résistance à la corrosion respectueuse de l’environnement et moins toxique. Les nouveaux inhibiteurs de corrosion ayant un impact environnemental minimal, souvent qualifiés de verts ou respectueux de l’environnement, sont devenus de plus en plus souhaitables et essentiels10,11,12. L’alternative la plus prometteuse pour empêcher la corrosion de l’aluminium dans des solutions acides sont les médicaments, car ils sont généralement dérivés de sources biologiques, présentent une forte efficacité d’inhibition à de faibles concentrations et sont naturellement biodégradables13,14,15. Hamza et al.16 utilisent la méthode de perte de poids pour examiner les caractéristiques d'adsorption et de performance du médicament phényléphrine pour corroder l'alliage Al (2024) dans 1,0 M de HCl. Les auteurs ont conclu que l’augmentation de la concentration du médicament améliorait l’efficacité de l’inhibition de la phényléphrine. La phényléphrine, un médicament, a été chimiquement adsorbée sur la surface, suivant l'isotherme d'adsorption de Langmuir. À 500 ppm et 303 K, le pourcentage d'efficacité de l'inhibiteur était proche de 83,92 %.