Universiteit van Saskatchewan (VS) Ph.D. student Arthur Situm heeft een nieuwe niet-invasieve techniek ontwikkeld om het roesten van staal te bestuderen, onderzoek dat kan helpen bij de veiligheid van kaliwinning en constructie van gebouwen, wegen en bruggen.

Bij de Canadian Light Source (CLS) synchrotron, een nationale onderzoeksfaciliteit van USask, Situm heeft onderzocht hoe de beschermende coatings van wapening - de stalen wapeningsstaven die worden gebruikt om beton te versterken - bestand zijn tegen roest (corrosie). Hij deed zijn onderzoek met de kalimijnbouw in het bijzonder in het achterhoofd.

Zout uit de kaliwinning sijpelt door het poreuze beton en kan ervoor zorgen dat wapening sneller gaat roesten, die vaker moeten worden vervangen. 's Werelds grootste kalivoorraden, hoofdzakelijk gebruikt voor gewasmest, zijn in Saskatchewan en de industrie is een integraal onderdeel van de provinciale economie, goed voor bijna 30 procent van de wereldwijde productie van het mineraal in 2017.

"Beton houdt meestal redelijk goed stand, zelfs als de wapening enigszins verroest is, maar de methode die ik heb ontwikkeld helpt je te bepalen op welk punt de beschermende coatings van de wapening bezwijken, zodat onderzoekers betere coatings kunnen ontwikkelen, ' zei Situm.

In tegenstelling tot andere methoden die worden gebruikt om corrosie te bestuderen, Situm's nieuwe synchrotron-techniek, die voortkomt uit een combinatie van röntgenstralen, een microscoop en de CLS deeltjesversneller, laat zien hoe effectief de coatings zijn zonder ze van de wapening te verwijderen. Normaal gesproken, Het verwijderen van de coating beschadigt monsters doordat ze onbruikbaar worden voor toekomstige tests en kan de corrosie van de coating zelf verstoren.

Het project wordt gefinancierd door:het federale agentschap NSERC; het International Minerals Innovation Institute (IMII); kalibedrijven Nutrien, BHP en Mozaïek; en Mitacs, een nationale non-profitorganisatie die groei en innovatie bevordert voor het bedrijfsleven en de academische wereld in Canada.

"We werken nauw samen met deze bedrijven om beter te begrijpen wat hun behoeften zijn op het gebied van wapening, en we delen regelmatig onze resultaten met hen en IMII, " zei professor scheikunde Andrew Grosvenor, De supervisor van Situm. "We hopen dat tegen het einde van het project ons werk nuttig zal zijn voor hen om de veiligheid van constructies in de potasindustrie verder te verbeteren."

Situm heeft verschillende omstandigheden voor meerdere soorten beschermende coatings in het laboratorium gesimuleerd om te begrijpen hoe de materialen en oppervlaktechemicaliën kunnen reageren. Zijn resultaten laten zien dat een bekende en duurdere coating, "fusion-bonded epoxy" genaamd, beter bestand is tegen corrosie dan andere geteste soorten coatings.

"Het is niet alleen het werk dat we in het laboratorium doen dat ons kan vertellen om een ​​bepaalde coating te kiezen. De prestaties van een materiaal kunnen sterk veranderen op basis van de levensduur van het materiaal en de blootstelling aan het milieu, dus we raden de ene coating niet aan boven de andere, " zei Grosvenor. "Arthur was meer geïnteresseerd in het vinden van nieuwe manieren om corrosie te bestuderen."

De techniek van Situm brengt in kaart hoe de chemische elementen van een materiaal over het oppervlak worden geplaatst, en hoe ze kunnen veranderen als reactie op corrosie of veroudering. Zijn resultaten worden gepubliceerd in de tijdschriften Corrosiewetenschap en Oppervlakte- en interfaceanalyse .

"Net als een kaart van een stad, die je vertelt waar parken en gebouwen zijn, en hoe groot, mijn kaart toont een zeer nauwkeurige verdeling van chemicaliën in een materiaal, " hij zei.

Situm is van plan om de toepassingen van zijn techniek uit te breiden om de stabiliteit te bestuderen van de keramiek die wordt gebruikt om nucleair afval op te slaan, met behulp van een gesimuleerde nucleaire brandstof.