Investigações eletroquímicas e teóricas do desempenho do medicamento favipiravir como inibidor de corrosão ecologicamente benigno para liga de alumínio em solução ácida

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8680 (2023) Citar este artigo

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As ligas de alumínio-silício tornaram-se uma opção preferida nas indústrias automotiva e aeroespacial graças à sua capacidade de processo tolerante a falhas e características estáticas razoáveis ​​a custos relativamente acessíveis. Este estudo teve como objetivo investigar o uso do medicamento favipiravir (FAV) como um inibidor biocompatível e ecologicamente correto para proteger a superfície da liga de alumínio (AlSi) em um ambiente ácido agressivo (HCl 1,0 M). As medições eletroquímicas declaram que o FAV é classificado como um inibidor de tipo misto com efeito catódico. A 100 ppm, o FAV apresentou a maior eficiência inibitória (96,45%). FAV está associado a valores mais baixos de capacitância de camada dupla e maior resistência à transferência de carga. Estes resultados mostram que a corrosão do AlSi em HCl 1,0 M é reduzida na presença de FAV. O modelo de Langmuir é adequado ao comportamento de adsorção de FAV (R2 ≈ 1). A quimissorção é a adsorção primária neste ambiente. O cálculo teórico estuda a estrutura molecular e o comportamento dos inibidores de corrosão. Diferentes propriedades químicas quânticas do FAV foram calculadas, incluindo diferença de energia (ΔE), suavidade, dureza global e energia de retrodoação dependendo dos orbitais moleculares mais ocupados e mais baixos desocupados. Além disso, a análise populacional de Mulliken e Fukui e o mapa do Potencial Eletrostático Molecular representam a distribuição de elétrons e os centros ativos da molécula. Descobertas experimentais e cálculos químicos quânticos coincidem, e o FAV é recomendado como um inibidor de corrosão verde.

O alumínio é um dos materiais metálicos mais flexíveis e acessíveis para diversas indústrias, desde folhas de embalagem macias e altamente flexíveis até as aplicações de engenharia mais exigentes. Devido à sua excelente capacidade de fundição, o silicone, principal elemento de liga da liga de alumínio, melhora as características do alumínio. As ligas fundidas à base de AlSi representam cerca de 90% de todas as peças fundidas de alumínio1. Devido ao seu excelente desgaste, baixos coeficientes de expansão térmica, alta relação resistência/peso e excelente resistência ao desgaste e à corrosão, as ligas AlSi são amplamente utilizadas em diversas indústrias, como o setor automobilístico, principalmente na produção de pistões2.

Como a maioria das operações de decapagem com ácido de alumínio na indústria utiliza solução de HCl3,4, a corrosão do alumínio é um problema inevitável que afeta praticamente todas as empresas químicas e é um dos piores desastres tecnológicos do nosso tempo. A corrosão é um problema generalizado porque inquestionavelmente contribui para a deterioração das nossas propriedades naturais e para os seus custos diretos em rúpias. Consequentemente, proteger o alumínio e as suas ligas contra soluções de ácido clorídrico é fundamental para as indústrias em expansão5.

Diferentes moléculas orgânicas são utilizadas como inibidores de corrosão para superfícies metálicas6,7,8,9. Apesar da maior proteção dessas moléculas orgânicas, a maioria delas causa um efeito ambiental prejudicial. A proteção de ligas de alumínio ainda precisa de mais preocupação com o uso de materiais resistentes à corrosão característicos e verdes.

Portanto, os pesquisadores de corrosão têm se concentrado no desenvolvimento de resistência à corrosão ecologicamente correta e menos tóxica. Novos inibidores de corrosão com impacto ambiental mínimo, muitas vezes chamados de verdes ou ecológicos, tornaram-se cada vez mais desejáveis ​​e essenciais10,11,12. A alternativa mais promissora para prevenir a corrosão do alumínio em soluções ácidas são os medicamentos, uma vez que são tipicamente derivados de fontes biológicas, apresentam forte eficiência de inibição em baixas concentrações e são naturalmente biodegradáveis13,14,15. Hamza et al.16 usam o método de perda de peso para examinar a adsorção e as características de desempenho da droga fenilefrina para corrosão da liga de Al (2024) em HCl 1,0 M. Os autores concluíram que o aumento da concentração do fármaco melhorou a eficiência da inibição da fenilefrina. A droga fenilefrina foi adsorvida quimicamente na superfície, seguindo a isoterma de adsorção de Langmuir. A 500 ppm e 303 K, a eficiência percentual do inibidor ficou próxima de 83,92%.