Эффективность и механизм действия цинкового комплекса нитрило-трис-метиленфосфоновой кислоты как ингибитора коррозии низкоуглеродистой стали в нейтральных бромид- и иодидсодержащих водных средах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Потенциодинамическим методом исследовано влияние цинкового комплекса нитрило-трис-метиленфосфоновой кислоты Na4[Zn{N(CH2PO3)3}]·13H2O на коррозионно-электрохимическое поведение низкоуглеродистой стали в нейтральных водных средах в присутствии ионов Br– и I–. Состав и структура пассивных пленок, сформированных при различных потенциалах и составе среды, изучены методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с послойным травлением. В среде боратно-борнокислого буферного раствора (pH 7.4) при концентрации ионов Br– и I– 1.4 ммоль/дм3 оптимальная концентрация ингибитора составляет 0.2–2.0 г/дм3. Br–-ионы проявляют большую коррозионную активность по сравнению с I–-ионами, вызывают неравномерную коррозию. I–-ионы преимущественно адсорбируются на неокисленном железе и практически не разрушают оксидно-гидроксидную часть пленки. В присутствии ингибитора Na4[Zn{N(CH2PO3)3}]·13H2O на поверхности стали формируются защитные пленки, содержащие помимо оксидов и гидроксидов железа гетерометаллический полиядерный комплекс [Fe1/2Zn1/2(H2O)3μ-H4{N(CH2PO3)3}]n. Степень конверсии ингибитора в данный комплекс в I–-содержащих средах выше, чем в Br–-содержащих.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. С. Казанцева

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
Россия, Ижевск

Ф. Ф. Чаусов

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chaus@udman.ru
Россия, Ижевск

В. Л. Воробьёв

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
Россия, Ижевск

Н. В. Ломова

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
Россия, Ижевск

Н. Ю. Исупов

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
Россия, Ижевск

Список литературы

  1. Kappes M.A. // Corros. Rev. 2019. V. 38. № 1. P. 1.
  2. Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М.: Химия, 1980. 274 с.
  3. Itzhak D., Elias O. // Corrosion. 1994. V. 50. P. 131.
  4. Comprehensive Handbook of Iodine: Nutritional, Biochemical, Pathological and Therapeutic Aspects / By ed. Preedy V.R., Burrow G.N., Watson R. Academic Press, 2009. 1334 p.
  5. Петрашень В.И. Объемный анализ. М.: Госхимиздат, 1946. 292 с.
  6. Колотыркин Я.М., Головина Г.В., Флорианович Г.М. // Докл. АН СССР. 1963. Т. 148. № 5. С. 1106.
  7. Heusler K.E., Landolt D., Trasatti S. // Pure and Appl. Chem. 1989. V. 61. № 1. P. 19.
  8. Strehblow H.-H., Titze B. // Corros. Sci. 1977. V. 17. P. 461.
  9. Tousek J. // Corros. Sci. 1975. V. 15. P. 147.
  10. De Castro M.A.C., Wilde B.E. // Corros. Sci. 1979. V. 19. № 11. P. 923.
  11. Janik-Czachor M. // J. Electrochem. Soc. 1981. V. 128. № 12. P. 513C.
  12. Ogura K., Ohama T. // Corrosion. 1981. V. 37. P. 569.
  13. Khalil W., Haupt S., Strehblow H.-H. // Mater. Corros. 1985. V. 36. № 1. P. 16.
  14. Vásquez Moll V.D., Acosta C.A., Salvarezza R.C. et al. // Corros. Sci. 1985. V. 25. P. 239.
  15. Szklarska-Smialowska Z. Pitting and crevice corrosion. Houston, TX: NACE International, 2005. 88 p.
  16. Tzaneva B.R., Fachikov L.B., Raicheff R.G. // Corros. Eng. Sci. Technol. 2006. V. 41. P. 62.
  17. Pahlavan S., Moazen S., Taji I. et al. // Corros. Sci. 2016. V. 112. P. 233.
  18. Salih S.M., Shakir I.K., Al-Sammarraie A.M.A. // Mater. Sci. Appl. 2017. V. 8. № 12. P. 889.
  19. Soltis J. // Review. Cor. Sci. 2015. V. 90. P. 5.
  20. Trompette J.L. // Corros. Sci. 2014. V. 82. P. 108.
  21. Parr R.G., Pearson R.G. // J. Am. Chem. Soc. 1983. V. 105. P. 7512.
  22. Guo L., Ou Y., Shen X. et al. // J. Electrochem. Sci. 2017. V. 12. P. 7064.
  23. Liang D.D., Wei X.S., Wang Y. et al. // J. Alloys Compd. 2018. V. 766. P. 964.
  24. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. М.: Металлургия, 1985. 88 с.
  25. Hoar T.P., Jacob W.R. // Nature. 1967. V. 216. P. 1299.
  26. Strehblow H.-H. Corrosion mechanisms in theory and practice (ed. P. Marcus and J. Oudar). NY: Marcel Decker, 1995. 201 p.
  27. Макдональд Д.Д. // Электрохимия. 2012. Т. 48. № 3. С. 259.
  28. Ghanbari E., Saatchi A., Kovalov D. et al. // Conference: CORROSION 2018. At: Phoenix Convention Center. Phoenix, AZ, USA. Paper № 11025.
  29. Jesionek M., Szklarska-Smialowska Z. // Corros. Sci. 1983. V. 23. P. 183.
  30. Abd El Rehim S.S., Abd El Wahaab S.M., Abdel Maguid E.A. // Mater. Corros. 1986. V. 37. P. 550.
  31. Pearson R.G. // J. Am. Chem. Soc. 1985. V. 107. P. 6801.
  32. Кузнецов Ю.И. // Успехи химии. 2004. Т. 73. С. 79.
  33. Wang G., Qafoku N.P., Szecsody J.E. et al. // ACS Earth and Space Chem. 2019. V. 3. № 11. P. 2415.
  34. Mor E., Scotto V., Wrubl C. // Br. Corros. J. V. 7. № 6. P. 276.
  35. Oguzie E.E., Li Y., Wang F.H. // J. Colloid Interface Sci. 2007. V. 310. № 1. P. 90.
  36. Obot I.B. // Port. Electrochimica Acta. 2009. V. 27. № 5. P. 539.
  37. Mansri A., Bouras B., Tennouga L. et al. // Der Pharma Chem. 2012. V. 4. № 5. P. 1803.
  38. Adam M.R., Rahim A.A., Shah A.M. // Ann. For. Sci. 2015. V. 72. № 1. P. 9.
  39. Sangeetha Y., Meenakshi S., Sundaram C.S. // Adv. Mater. Lett. 2016. V. 7. № 7. P. 587.
  40. Liu H., Yang Y.-J., Wang L. et al. // Int. J. Electrochem. Sci. 2018. V. 13. P. 10718.
  41. Ojo F.K; Adejoro I.A; Akpomie K.G. et al. // J. Appl. Sci. Environ. Manage. 2018. V. 22. № 5. P. 775.
  42. Zhou L., Cheng W., Wang D. et al. // J. Electrochem. Sci. Technol. 2022. V. 13. № 1. P. 138.
  43. Singh P., Chauhan D.S., Chauhan S.S. et al. // Chemistry Select. 2021. V. 6. P. 11417.
  44. Kazantseva I.S., Chausov F.F., Lomova N.V. et al. // Mater. Today Commun. 2022. V. 32. Article number 104022.
  45. Сомов Н.В., Чаусов Ф.Ф. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 1. С. 71. [Somov N.V., Chausov F.F. // Crystallogr. Rep. 2014. V. 59. P. 66.]
  46. Chausov F.F., Kazantseva I.S., Reshetnikov S.M. et al. // Chemistry Select. 2020. V. 5. P. 13711.
  47. Chausov F.F., Lomova N.V., Dobysheva L.V. et al. // J. Solid State Chem. 2020. V. 286. Article number 121324.
  48. Holmes W. // Anat. Rec. 1943. V. 86. P. 157.
  49. Trapeznikov V.A., Shabanova I.N., Kholzakov A.V. et al. // J. of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2004. 2004. V. 137–140. P. 383.
  50. Shirley D.A. // Phys. Rev. 1972. V. 5. P. 4709.
  51. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. V. 43. P. 1126.
  52. Xu L., Wu P., Zhu X. et al. // Corros. Sci. 2022. V. 207. Article number 110563.
  53. Pourbaix M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. Houston: National Association of Corrosion Engineers, 1974. 644 p.
  54. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1965. 390 с.
  55. Laurence G.S., Ellis K.J. // J. Chem. Soc. Dalton. 1972. V. 20. P. 2229.
  56. Lemire R.J., Palmer D.A., Taylor P., Schlenz H. Chemical Thermodynamics of Iron. Part 2. Boulogne-Billancourt: OECD NEA, 2020. 921 p.
  57. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977. 376 c.
  58. Pohl S., Opitz U., Saak W. et al. // Z. Аnorg. Аllg. Chem. 1993. Bd. 619. S. 608.
  59. Arbman M., Holmberg S., Lundholm M. et al. // J. Chem. Phys. 1983. V. 81. P. 113.
  60. Bonomo M., Dini D., Marrani A.G. // Langmuir. 2016. V. 32. P. 11540.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Анодные поляризационные кривые образцов стали Ст3кп в ББР (pH 7.4) с добавками различных концентраций ионов Br– (a) и I– (б); цифры на кривых обозначают концентрацию галогенид-иона в г/дм3. Зависимость плотности тока анодного растворения металла i, А/м2, от потенциала образца E, В. На врезках показаны участки поляризационных кривых в окрестности потенциала разомкнутой цепи Eoc в логарифмическом масштабе плотности тока; зависимости критической плотности тока анодного растворения металла ic (1), потенциала начала пассивации Epp (2) и потенциала транспассивности Etp (3) от логарифма концентрации галогенид-иона lg[X–], где X = Br, I.

Скачать (375KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Анодные поляризационные кривые образцов стали Ст3кп в ББР (pH 7.4) с добавками 1.4 ммоль/дм3 ионов Br– (а) и I– (б) и различных количеств ингибитора ZnNTP; цифры на кривых обозначают концентрацию ингибитора ZnNTP в г/дм3. Зависимость плотности тока анодного растворения металла i, А/м2, от потенциала образца E, В. На врезках показаны участки поляризационных кривых в окрестности потенциала разомкнутой цепи Eoc в логарифмическом масштабе плотности тока; зависимости критической плотности тока анодного растворения металла ic (1), потенциала начала пассивации Epp (2) и потенциала транспассивности Etp (3) от логарифма концентрации ZnNTP lg[Cing].

Скачать (368KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РФЭ-спектры Fe2p3/2-электронов пассивных пленок, сформированных на образцах стали Ст3кп в ББР (pH 7.4), с добавками 1.4 ммоль/дм3 ионов I–/Br– при различных значениях потенциала (а) и с добавками 1.4 ммоль/дм3 ионов I–/Br– и 5 г/дм3 ингибитора ZnNTP при различных значениях потенциала (б). Зависимость интенсивности потока фотоэлектронов от энергии связи Eв.

Скачать (459KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РФЭ-спектры Р2р-электронов пассивных пленок, сформированных на образцах стали Ст3кп в ББР (pH 7.4), с добавками 1.4 ммоль/дм3 ионов I–/Br– и 5 г/дм3 ингибитора ZnNTP при различных значениях потенциала. Зависимость интенсивности потока фотоэлектронов от энергии связи Eв.

Скачать (289KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РФЭ-спектры I3d5/2-электронов пассивных пленок, сформированных на образцах стали Ст3кп в ББР (pH 7.4), с добавками 1.4 ммоль/дм3 ионов I– и 5 г/дм3 ингибитора ZnNTP при различных значениях потенциала. Зависимость интенсивности потока фотоэлектронов от энергии связи Eв.

Скачать (156KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Профили элементного состава поверхностных слоев образцов стали Ст3кп, подвергнутых поляризации в ББР (рН 7.4), с добавкой 1.4 ммоль/дм3 I– при Ер = –0.15 В (а) и с добавкой 1.4 ммоль/дм3 Br– при Ер = –0.08 В (б). Зависимость концентрации основных элементов c от глубины травления δ.

Скачать (182KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Профили элементного состава поверхностных слоев образцов стали Ст3кп, подвергнутых поляризации в ББР (рН 7.4), с добавкой 1.4 ммоль/дм3 I– и 5 г/дм3 ZnNTP при Ер = –0.10 В (а) и с добавкой 1.4 ммоль/дм3 Br– и 5 г/дм3 ZnNTP при Ер = –0.10 В (б). Зависимость концентрации основных элементов c от глубины травления δ.

Скачать (293KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024