^ВВЕРХ

Механизм ЛИК

Летучие ингибиторы коррозии (ЛИК) представляют наиболее экономически выгодное, и при этом чрезвычайно мощное средство для борьбы с ущербом, наносимым атмосферной коррозией металлам и сплавам.

Рассматриваемый метод защиты от коррозии при помощи летучих соединений основан на изменении состава окружающей среды при помощи следовых количеств ингибитора, в то время, как классические методы защиты включают изменение состава сплавов или нанесение на металл защитных покрытий. Однако в некоторых случаях, например для защиты прецизионного оборудования, электро- и электронного оборудования, применение классических методов борьбы с коррозией невозможно. В этих областях преимущества ЛИК становятся наиболее очевидными.

Недостаток информации и отсутствие интереса к новым и улучшенным методам защиты от коррозии привели к тому, что долгое время работы по созданию новых ЛИК почти прекратились. Тем не менее, в последние годы отмечен рост производства ЛИК, бумаги и полиэтиленовых плёнок, содержащих ЛИК.

Значительный теоретический и практический интерес имеет обсуждение вопроса о механизме действия ЛИК.

Механизм

Все ингибиторы коррозии, в том числе и летучие ингибиторы, должны обладать следующими свойствами:

  • способностью образовывать устойчивую связь с поверхностью металла при составе окружающей среды в определенном диапазоне кислотности и давления;
  • создавать слой, непроницаемый для веществ, вызывающих коррозию.

Условно представим процесс ингибирования коррозии через коррозионный элемент, анод и катод которого образованы активной и пассивной частью поверхности одного и того же металла. Карбоксилаты аминов, которые используются в настоящее время в качестве ингибиторов коррозии, обладают заметной летучестью и склонность к гидролизу. Сорбируются на поверхности металла (см. рисунок) они образуют мономолекулярный защитный слой, не проницаемый для веществ, вызывающих коррозию.

При разработке формулы ингибитора для определенного состава окружающей среды и определенного металла подбирается состав функциональных групп: +[NR4] и -[CO(O)R] так, что бы обеспечивалась прочная адсорбция функциональных групп на поверхности коррозионного элемента, и гидрофобность этой поверхности. Таким образом, возможно, разработать эффективные ингибиторы коррозии для большинства вариантов системы: металл - окружающая среда.

При использовании в качестве ингибиторов летучих веществ, необходимо, что бы ингибитор обладал достаточным давлением насыщенных паров. Давление насыщенных паров химического соединения в существенной степени определяется строением кристаллической решетки и характером химической связи в молекуле. Следовательно, если неорганическое вещество содержит необходимую защитную группу (анион), неорганический катион можно заменить органическим радикалом. Полученная таким образом органическая соль будет обладать обоими необходимыми свойствами.

Однако добиться сочетания этих свойств в одном соединении не всегда возможно. Защитный анион может быть слишком тяжелым для испарения. По этой причине известно мало ингибиторов, содержащих хромат-анион. С другой стороны, давление пара ингибитора не может быть слишком высоким.

Летучие соединения обеспечивают быстрое достижение необходимой концентрации паров, однако в негерметичном корпусе расход ингибиторы будет очень высок, а его защитное действие непродолжительно. С другой стороны, ингибиторы с низким значением давления паров расходуются не так быстро и могут обеспечить более длительную защиту, однако для достижения достаточной для защиты концентрации паров требуется большее время. Кроме того, есть вероятность что коррозия будет развиваться в течении начального периода достижения необходимой концентрации, а в негерметичном пространстве необходимая для ингибирования концентрация никогда не будет достигнута.

Таким образом, химические соединения, используемые в качестве летучих ингибиторов, должны обладать неким оптимальным давлением давление паров: оно не должно быть ни слишком высоким, ни слишком низким.

Для определения давление насыщенного пара летучих ингибиторов и изучения его зависимости от температуры используются два метода: эффузионный метод Мартина-Кнутсена [1] и метод динамического потока [2]. Скрытую теплоту сублимации можно рассчитать по уравнению Клаузиуса-Клапейрона.

 

где p – давление насыщенных паров, T – температура, ΔHвозг- теплота возгонки.

Накопленный разными исследователями экспериментальный материал зависимости давления насыщенного пара ЛИК от температуры показывает, что с увеличением теплоты возгонки давление насыщенных паров уменьшается. Это дает основание для предположения, что уменьшение давления паров может быть вызвано межмолекулярными взаимодействиями между функциональными группами, а также увеличением молекулярной массы соединений.

Наиболее эффективные летучие ингибиторы коррозии, применяемые в настоящее время, являются продуктами реакции слабого летучего основания со слабой летучей кислотой. Такие соединения подвергаются заметному гидролизу, степень которого практически не зависит от концентрации ингибитора в растворе. Для нитрита амина и карбоксилата амина общий результат таких реакций можно выразить следующим образом:

В пользу предлагаемого механизма переноса в паровой фазе говорит также то, что такие соли аминов, как нитрат дициклогексиламмония или сульфат диизобутиламмония, которые не подвергаются сильной диссоциации в воде, не показывают заметного ингибирующего действия в паровой фазе. То же самое справедливо и для солей щелочных металлов, например, нитрита натрия или бензоата натрия, хотя последние является отличными ингибиторами коррозии в растворе.

Зисман и Бейкер [3] провели серию интересных экспериментов с целью выявить взаимосвязь между рН раствора и скоростью выделения продуктов термической или гидролитической диссоциации. Они обнаружили, что приемлемая скорость перевода обоих компонентов в паровую фазу достижима только в диапазоне рН от 5,5 до 8,5. В кислотной области действие ингибиторов ограничено по той причине, что присутствующая в парах свободная кислота осаждается на поверхности металла. Это вызывает даже уменьшение значения рН, что может, в случае азотистой кислоты или карбоновых кислот С1 - С3, ускорять коррозию.

Результаты экспериментов с различными растворами нитрита дициклогексиламина и бензоата диизопропиламина показывают, что рН конденсата, образующегося на поверхности стали при действии таких ингибиторов, сильно зависит от того, какой насыщенный раствор является источником паров.

Таким образом, рН ингибирующего состава оказывает влияние не только на начальную летучесть ингибитора, но и на эффективность его действия после достижения поверхности металла. При рН более 8,5 кислота почти полностью присутствует в виде нелетучего аниона, и ингибирующее действие следует отнести к летучему амину, который обладает определенной, хотя и неадекватной, собственной ингибиторной активностью.

Таким образом, в присутствии следовых количеств неорганических кислот вторичные алкиламины образуют нитрозоамины, которые не являются эффективными ингибиторами коррозии. Это позволяет использовать их только в системах, не содержащих кислот, или требует применения щелочного буферного раствора. С другой стороны, в присутствии избытка щелочи образуется свободный амин и нитрит щелочного металла. Таким образом, для достижения удовлетворительной эффективности необходимо поддерживать рН в щелочной области при помощи эффективного буферного раствора.

ЛИТЕРАТУРА
1. Martin P., Jr., J.Chem.Engr.Data, Vol.10, No.3 (1965)
2. Persiantseva V.P., et al., Защита металлов 7(4), 392 (1971)
3. Baker H.R., Industrial and Engineering Chemistry, Vol.46, No.12 (1965)

Наиболее популярный ингибитор коррозии

Всегда в наличии!

Присадка ингибированная концентрированная ЛИК 649

ТУ 0257-002-48314506-06

Copyright © 2018. ПриборСервис  Rights Reserved.