AP-CVD graphene on copper and nickel plated stainless steel

The purpose of this thesis is to develop an idealistic procedure for graphene deposition on transition metal (nickel and copper) plated Stainless steel for corrosion engineering. Copper and nickel are deposited on AISI 316 substrates through electro-chemical deposition technique to get a homogenous layer which is crucial for graphene production. For graphene deposition, Atmospheric pressure chemical vapour deposition process is adopted which involved the usage of gases such as methane acting as carbon precursor and hydrogen as the reducing agent. The carbon solubility in nickel and copper substrates isn’t identical and accordingly, different procedures are implemented to achieve thin graphene films. For the procurement of data from the samples, numerous techniques are employed. X-ray diffraction (XRD) and X-ray Fluorescence (XRF) techniques are used to give us an idea about the composition, thickness and orientation of the metallic displacement layers. Raman Spectroscopy, an ideal tool for characterization of graphene is used for analysing the defects and exploring the surface morphology of the deposited samples. Ultimately, electrochemical methods like Linear Scan Voltammetry is utilized for the short/medium-term corrosion tests of SS316, Ni/Cu/SS and G/Ni/Cu/SS samples to study the corrosion behaviour of the said samples and determine the influence of graphene in corrosion inhibition.

Lo scopo di questa tesi è quello di sviluppare un procedimento per la deposizione ottimale di grafene su un substrato di acciaio inox ricoperto di nichel e/o di rame per prevenirne la corrosione. Rame e nichel sono elettrodepositati depositati su substrati di AISI 316 per ottenere uno strato omogeneo che è di fondamentale importanza per la deposizione con tecnica CVD del grafene. Per la deposizione con CVD grafene, si è fatto uso di gas quali metano che agisce come precursore di carbonio e idrogeno ed anche come agente riducente. La solubilità del carbonio in substrati di nichel e rame è differente e pertanto, diverse procedure vengono attuate per ottenere film sottili di grafene sui due metalli. Per caratterizzare i campioni, numerose tecniche d’analisi sono state utilizzate, tra queste ricordiamo: diffrazione di raggi X (XRD) e tecniche di fluorescenza di raggi X (XRF) per valutare composizione, spessore e orientamento cristallografico; spettroscopia Raman per analizzare i difetti ed esplorare la morfologia superficiale dei campioni depositati. In ultima analisi, metodi elettrochimici quali le voltammetrie linerari sono state utilizzate per brevi prove di corrosione ripetute piu’ volte sul medesimo campione per studiare il comportamento alla corrosione e determinare l'influenza del grafene come inibitore.