Eind vorig jaar hebben onderzoekers aan de Rice University in de VS een onderzoek gepresenteerd waarover diverse Nederlandse media hebben gepubliceerd. Het gaat om een onderzoek naar een coating op basis van een legering van zwavel-selenium (S-Se) die corrosievorming op staal zou voorkomen, maar ook in staat zou zijn zichzelf te herstellen na (mechanische) beschadiging.

Ook zou het microbiële corrosie in biotische omgevingen voorkomen. Nauwkeurige bestudering van het onderzoek leert echter dat de onderbouwing voor deze beweringen op z’n minst twijfelachtig is.

Diverse Nederlandse media, zowel online als print, hebben de afgelopen maanden aandacht besteed aan het onderzoek, getiteld Corrosion Resistance of Sulfur–Selenium Alloy Coatings. Uit die publicaties zou je mogen concluderen dat het om een gedegen onderzoek gaat met opzienbarende bevindingen.

Maar als je die publicaties legt naast de volledige beschrijving van het onderzoek, dan ontdek je dat er veel is aan te merken op de wijze waarop het onderzoek is uitgevoerd. De juichende toon in de publicaties, alsof een compleet nieuwe coating is ontdekt die veel andere coatings overbodig gaat maken, is geheel misplaatst.

De coating kàn waardevol zijn voor onze branche, maar dat moet dan wel aangetoond worden via degelijk onderzoek, waarbij nadrukkelijk ook gekeken wordt naar huidige conserveringssystemen. En dat is nu nauwelijks gebeurd.

ELASTISCH EN VORMVAST
Het gaat om een coating die is samengesteld door elementair zwavel en selenium één op één met elkaar te mengen en vervolgens in een argon-klimaat te verhitten naar 300 °C. Na afkoeling is de coating elastisch en vormvast: na vervorming door een (zwaar) gewicht zal hij weer teruggaan naar de originele vorm bij verwijdering van het gewicht.

Door deze coating te verhitten tot 100 – 180 °C kan hij met bijvoorbeeld een ‘plamuurmes’ worden uitgesmeerd over het staaloppervlak en dan direct weer worden afgekoeld. De onderzoekers verklaren dat een temperatuur van 130 °C het meest geschikt is, gelet op de viscositeit en dekking van de coatinglegering.

De op deze wijze verkregen coating is voor het uitvoeren van testen en experimenten op een vetvrije stalen plaat aangebracht in een dikte van ongeveer 100 micrometer. Het enige experiment dat een beetje in de buurt komt van praktijktoepassing is onderdompeling van de S–Se-gecoate en ongecoate stalen platen gedurende 30 dagen in een bad met zeewater (abiotische omgeving) en daarnaast blootstelling van dergelijke platen aan plankton en biofilms (biotische omgeving), eveneens gedurende 30 dagen.

LABORATORIUMONDERZOEK
Het kernprobleem van dit onderzoek is dat bij de experimenten en testen de prestaties van de gecoate stalen plaat bijna uitsluitend worden vergeleken met onbehandeld staal. En dan blijkt dat de gecoate stalen plaat veel beter presteert! Wat een wonder! De wetenschappers melden trots dat de corrosiesnelheid op de gecoate stalen plaat (≈2.24 × 10−4 mpy) vijf keer trager is dan bij het blanke staal (≈15.5 mpy).

Ook werd geconcludeerd dat de corrosieweerstand van de S–Se gecoate stalen plaat op de laatste onderzoeksdag (dag 30) duizend keer hoger is dan van het blanke (onbehandelde) staal. Echt een conclusie om steil van achterover te slaan. Ook waren de onderzoekers erg tevreden over het geconstateerde zelfherstellende vermogen van de coating na het aanbrengen van een kras of een gat in de coating.

Voor de reparatie ‘uit zichzelf’ moet de coating wel tot minimaal 70 °C worden verwarmd gedurende minstens 60 minuten voor zeer kleine putjes en krassen (2 micrometer breed en 0,25 micrometer diep). Niet iets wat je makkelijk even doet op locatie, vooral als je bedenkt dat de coating bij een beetje kras wel uren of dagen verwarmd moet worden.

SIMULATIES
Het onderzoek is uitgevoerd in het laboratorium en via simulaties. Die laatste tonen volgens de onderzoekers vanuit moleculair perspectief aan dat de legering een sterke hechting heeft aan het oppervlak van zacht staal. Maar ook dat moet je dus met een korreltje zout nemen. Want uit de pull-off testen bleek dat de coating al bij 0,37±0,18 MPa intern begon te scheuren; slechte cohesie dus.

Ter referentie: Qualisteelcoat zegt in paragraaf 6.10: “The adhesion at the pull-off test shall be higher than 5 MPa.” Uit de simulaties vertoont de legering volgens de onderzoekers een uitstekende weerstand tegen corrosieve middelen. Zij omschrijven de S–Se-legering dan ook als een coating die goed hecht aan staal, corrosiebestendig is in zowel abiotische (gesimuleerd zeewater en 0,1 m natriumsulfaatzoutmedia) als biotische (een agressief sulfaatreducerend bacterieel medium) omgevingen, niet-poreus is en een uitstekende ductiliteit en stijfheid heeft in vergelijking met conventionele roestwerende coatings.

Maar het probleem is nou juist dat het vergelijkend onderzoek naar conventionele coatings (Comparative Studies with Commercial Coating) in slechts 150 woorden wordt beschreven in het onderzoeksrapport. Daarin wordt gezegd dat testen met de S–Se-legering zijn vergeleken met op de markt verkrijgbare zinkcoatings en met een epoxy-coating (EPON 828, Hexion), zonder dat die conserveringen nader worden beschreven. Dit roept dus allerlei vragen op.

Bijvoorbeeld: is er een voorbehandeling toegepast en zo ja welke? Tot welke ruwheidswaarde? Welke vorm van verzinken is toegepast, elektrolytisch of thermisch verzinken?

VERVOLGONDERZOEK

De enige prestatie die bij nadere beoordeling van het onderzoek hoogstwaarschijnlijk in stand blijft, is de significante antibacteriële activiteit van de S-Se-legering. Maar dit is op zich niet zo heel verwonderlijk, want zowel zwavel als selenium heeft antibacteriële en antimicrobiële eigenschappen. Kortom, de conclusie dringt zich op dat de positieve berichten in de Nederlandse media over dit onderzoek waarschijnlijk te danken zijn aan de persberichten die de onderzoekers naar buiten hebben gebracht.

Wilde je kennisnemen van het gehele onderzoek, dan kon dat pas na betaling van 59 dollar. Wellicht hebben diverse redacties die investering als niet noodzakelijk of te hoog beoordeeld. Gelet op de relevantie van dit onderzoek voor de branche, heeft de OT-redactie gemeend dat deze investering de goedkeuring van de meeste lezers wel zou kunnen wegdragen.

Dat neemt niet weg dat we de potentie van de S-Se-legering wel zien, maar die moet dan wel aangetoond worden door de toepassing ervan te vergelijken met huidige conserveringssystemen in de praktijk. We kijken dan ook uit naar de resultaten van het vervolgonderzoek dat de onderzoekers naar eigen zeggen willen gaan verrichten. Hopelijk zullen ze dan de bij ons bekende testen – zoals de zoutsproeitest – toepassen en rekening houden met relevante normen voor applicaties die aan praktijkomstandigheden worden blootgesteld.

MEER INFORMATIE

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/ abs/10.1002/adma.202104467