Локализация реакций формирования защитных гетерополиядерных комплексов в толще оксидно-гидроксидных пассивирующих пленок на поверхности низкоуглеродистой стали

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с послойным травлением ионами Ar+ исследованы закономерности формирования пассивирующих пленок на поверхности низкоуглеродистой стали в присутствии ингибиторов коррозии тридекагидрата нитрилотрис(метиленфосфонато)цинката тетранатрия Na4[Zn{N(CH2PO3)3}]∙13H2O и гептагидрата нитрилотрис(метиленфосфонато)аквакадмата тетранатрия Na4[Cd(H2O){N(CH2(PO3)3}]∙7H2O. Установлены состав и строение пленок, пространственная локализация процессов взаимодействия ионов ингибиторов с ионами железа, сопутствующих процессов и продуктов этих взаимодействий в толще пленок. Потенциодинамическим методом проведена оценка защитных свойств пассивирующих пленок и противокоррозионные свойства ингибиторов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. С. Казанцева

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0003-4556-3854
Россия, 426067, Ижевск

Ф. Ф. Чаусов

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0003-4950-2370
Россия, 426067, Ижевск

Н. В. Ломова

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-6568-4736
Россия, 426067, Ижевск

В. Л. Воробьев

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-9401-0802
Россия, 426067, Ижевск

Н. Ю. Исупов

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-2515-8117
Россия, 426067, Ижевск

Список литературы

  1. Кузнецов Ю.И. // Усп. хим. 2004. Т. 73. С. 79; Kuznetsov Yu.I. // Russ. Chem. Rev. 2004. Vol. 73. N 1. doi: 10.1070/RC2004v073n01ABEH000864
  2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. 472 с.
  3. Князева Л.Г. Автореф. дис. … докт. хим. наук. Тамбов, 2012. 49 с.
  4. Vigdorovitch V.I., Tsygankova L.E., Vigdorowitsch M., Shel N.V., Knyazeva L.G. // Port. Electrochim. Acta. 2021. Vol. 39. P. 335. doi: 10.4152/pea.2021390503
  5. Зарапина И.В., Осетров А.Ю., Жиркова Ю.В. // Успехи в химии и химической технологии. 2023. Т. 37. № 2. С. 47.
  6. Кузнецов Ю.И., Раскольников А.Ф. // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 2. С. 249.
  7. Shaban A., Kalman E., Biczо I. // Corros. Sci. 1993. Vol. 35. N 5–8. P. 1463. doi: 10.1016/0010-938X(93)90372-N
  8. Gonzalez Y., Lafont M.C., Pebere N., Moran F.A. // J. Appl. Electrochem. 1996. Vol. 26. P. 1259. doi: 10.1007/BF00249928
  9. Felhosi I., Keresztes Zs., Kármán F.H., Mohai M., Bertóti I., Kálmánz E. // J. Electroch. Soc. 1999. Vol. 146. N 3. P. 961. doi: 10.1149/1.1391706
  10. Rajendran S., Appa Rao B.V., Palaniswamy N. // Anti-Corros. Methods Mater. 2000. Vol. 47. N 2. P. 83. doi: 10.1108/00035590010316430
  11. Demadis K.D., Katarachia S.D., Koutmos M. // Inorg. Chem. Commun. 2005. N 8. P. 254. doi 10.1016/ j.inoche.2004.12.019
  12. Demadis K.D., Manzaridis C., Raptis R.G., Mezei G. // Inorg. Chem. Commun. 2005. N 44. P. 4469. doi: 10.1021/ic050572q
  13. Muthumani N., Rajendran S., Pandiarajan M., Lydia Christy J., Nagalakshm R. // Port. Electrochim. Acta. 2012. Vol. 30. P. 307. doi: 10.4152/pea.201205307
  14. Prabakaran M., Vadivu K., Ramesh S., Periasamy V. // Egypt. J. Petrol. 2014. V.23. P. 367. doi 10.1016/ j.ejpe.2014.09.004.
  15. Кузнецов Ю.И. // Защита металлов. 2002. Т. 38. № 2. С. 122; Kuznetsov Yu.I. // Protect. Metals. Vol. 38. N 2. P. 103. doi: 10.1023/A:1014904830050.
  16. Кузнецов Ю.И., Андреев Н.Н., Маршаков А.И. // ЖФХ. 2020. T. 94. № 3. С. 381; Kuznetsov Y.I., Andreev N.N., Marshakov A.I. // Russ. J. Phys. Chem. (A). 2020. Vol. 94. N 3. P. 505. doi: 10.31857/S0044453720030152
  17. Telegdi J., Shaglouf M.M., Shaban A., Kármán F.H., Betróti I., Mohai M., Kálmán E. // Electrochim. Acta. 2001. Vol. 46. P. 3791. doi: 10.1016/S0013-4686(01)00666-1
  18. Chausov F.F., Kazantseva I.S., Reshetnikov S.M., Lomova N.V., Maratkanova A.N., Somov N.V. // ChemistrySelect. 2020. Vol. 5. P. 13711. doi: 10.1002/slct.202003255
  19. Somov N., Chausov F. CCDC 919565: Experimental Crystal Structure Determination, 2014. doi: 10.5517/cczvwd2
  20. Chausov F.F., Kazantseva I.S., Reshetnikov S.M., Lomova N.V., Maratkanova A.N., Somov N.V. CCDC 2036586: Experimental Crystal Structure Determination, 2020. doi: 10.5517/ccdc.csd.cc26c7b5
  21. Сомов Н.В., Чаусов Ф.Ф. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 1. С. 71. doi: 10.7868/S0023476113050123; Somov N.V., Chausov F.F. // Crystallogr. Rep. 2014. Vol. 59. N 1. P. 66. doi: 10.1134/S1063774513050118
  22. Чаусов Ф.Ф., Сомов Н.В., Закирова Р.М., Алалыкин А.А., Решетников С.М., Петров В.Г., Александров В.А., Шумилова М.А. // Изв. АН. Серия физ. 2017. Т 81. № 3. С. 394. doi: 10.7868/S0367676517030085; Chausov F.F., Somov N.V., Zakirova R.M., Alalykin A.A., Reshetnikov S.M, Petrov V.G., AleksandrovV.A., Shumilova M.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Physics. 2017. Vol. 81. N 3. P. 365. doi: 10.3103/S106287381703008X
  23. Chausov F.F., Somov N.V., Zakirova R.M., Alalykin A.A., Кeshetnikov S.M., Petrov V.G., Aleksandrov V.A., Shumilova M.A. CCDC 1849911: Experimental Crystal Structure Determination, 2018. doi: 10.5517/ccdc.csd.cc202zkn
  24. Chausov F.F., Somov N.V., Zakirova R.M., Alalykin A.A., Кeshetnikov S.M., Petrov V.G., Aleksandrov V.A., Shumilova M.A. CCDC 1850041: Experimental Crystal Structure Determination, 2018. doi: 10.5517/ccdc.csd.cc2033r0
  25. Chausov F.F., Lomova N.V., Dobysheva L.V., Somov N.V., Ul’yanov A.L., Maratkanova A.N., Kholzakov A.V., Kazantseva I.S. // J. Solid State Chem. 2020. Vol. 286. Article no. 121324. doi: 10.1016/j.jssc.2020.121324
  26. Чаусов Ф.Ф., Ульянов А.Л., Казанцева И.С., Добышева Л.В. // Физика металлов и металловедение. 2023. Т. 124. № 1. С. 36. doi: 10.31857/S0015323022601416
  27. Dobysheva L.V., Chausov F.F., Lomova N.V. // Mater. Today Commun. 2021. Vol. 29. P. 102892. doi 10.1016/ j.mtcomm.2021.102892
  28. Cordero B., Gómez V., Platero-Prats A.E., Revés M., Echeverria J., Cremades E., Barragan F., Alvarez S. // Dalton Trans. 2008. Vol. 21. P. 2832. doi: 10.1039/b801115j.
  29. Kazantseva I.S., Chausov F.F., Lomova N.V., Vorob’yov V.L., Maratkanova A.N. // Mater. Today Commun. 2022. Vol. 32. Article no. 104022. doi 10.1016/ j.mtcomm.2022.104022.
  30. Kuznetsov Yu.I., Redkina G.V. // Coatings. 2022. Vol. 12. N 2. Article no. 149. doi: 10.3390/coatings12020149.
  31. Чаусов Ф.Ф., Ломова Н.В., Сомов Н.В., Решетников С.М., Воробьев В.Л., Казанцева И.С. // Изв. АН. Cер. физ. 2020. Т. 84. № 9. С. 1313. doi: 10.31857/S0367676520090112; Chausov F.F., Lomova N.V., Somov N.V., Reshetnikov S.M., Vorob’yov V.L., Kazantseva I.S. // Bull. Russ. Acad. Sci. Physics. 2020. Vol. 84. N 9. P. 1119. doi: 10.3103/S1062873820090117
  32. Жилин И.А., Чаусов Ф.Ф., Ломова Н.В., Казанцева И.С., Исупов Н.Ю., Аверкиев И.К. // ЖПХ. 2023. Т. 96. № 2. С. 184. doi: 10.31857/S004446182302007X; Zhilin I.A., Chausov F.F., Lomova N.V., Kazantseva I.S., Isupov N.Yu., Averkiev I.K. // Russ. J. Appl. Chem. 2023. Vol. 96. N 2. P. 176. doi: 10.1134/S1070427223020089
  33. Сомов Н.В., Чаусов Ф.Ф., Казанцева И.С., Ломова Н.В., Бельтюков А.Н., Шумилова М.А., Суксин Н.Е., Ульянов А.И. // Кристаллография. 2023. Т. 68. № 2. С. 246. doi: 10.31857/S0023476123020169; Somov N.V., Chausov F.F., Kazantseva I.S., Lomova N.V., Bel’tukov A.N., Shumilova M.A., Suksin N.E., Ul’yanov A.I. // Crystallogr. Rep. 2023. Vol. 68. N 2. P. 259. doi: 10.1134/S1063774523020165
  34. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. М.: Мир, 1987. 598 с.
  35. Lange’s Handbook of Chemistry / Ed. J.A. Dean. New York: McGraw-Hill, 1998. 1424 p.
  36. Xu L., Wu P., Zhu X., Zhao G., Ren X., Wei Q., Xie L. // Corros. Sci. Vol. 207. Article no. 110563. doi 10.1016/ j.corsci.2022.110563.
  37. McIntyre N.S., Zetaruk D.G. // Anal. Chem. 1977. Vol. 49. P. 1521. doi: 10.1021/ac50019a016
  38. Кузнецов Ю.И., Раскольников А.Ф. // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 5. С. 707.
  39. Казанцева И.С., Чаусов Ф.Ф., Ломова Н.В., Воробьев В.Л. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2023. Т. 59. № 3. С. 330. doi: 10.31857/S0044185623700389; Kazantseva I.S., Chausov F.F., Lomova N.V., Vorob’yov V.L. // Protect. Met. Phys. Chem. Surf. 2023. Vol. 59. N 3. P. 493. doi: 10.1134/S2070205123700454
  40. Holmes W. // Anatom. Rec. 1943. Vol. 86. P. 157. doi: 10.1002/ar.1090860205
  41. Shirley D.A. // Phys. Rev. (B). 1972. Vol. 5. P. 4709. doi: 10.1103/PhysRevB.5.4709
  42. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. Vol. 43. P. 1126. doi: 10.1107/S0021889810030499

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Основные структурные фрагменты (а–в) и РФЭ-спектры P2p (г–ж) соединений ZnNTP (a, г), CdNTP (б, д), FeZnNTP (в, е) и FeCdNTP (в, ж). Атомы водорода не показаны для ясности. Кривые 1 соответствуют спектрам исходных эталонных соединений со структурой (a–в); кривые 2 относятся к спектрам соответствующих соединений после травления ионами Ar+ с энергией 1000 эВ в течение 5 мин.

Скачать (365KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фрагменты РФЭ-спектров, измеренных при комнатной температуре (а) и в условиях термического воздействия на образец in situ (б), с поверхности образца стали Ст3кп, подвергнутого поляризации в боратно-борнокислом буферном растворе (рН = 7.4) при Е = 0.5 В.

Скачать (106KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры Fe2p3/2-электронов, измеренные при послойном травлении поверхности образца стали Ст3кп, подвергнутого поляризации при потенциале Е = 0.5 В в боратно-борнокислом буферном растворе (рН = 7.4).

Скачать (119KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Наиболее характерные фрагменты РФЭ-спектров образцов стали Ст3кп, поляризованных в боратно-борнокислом буферном растворе (рН = 7.4) при Е = 0.5 В с добавлением 5 г/л ZnNTP (а), 1 г/л CdNTP (б).

Скачать (183KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры P2p-электронов, измеренные при послойном травлении поверхности образцов стали Ст3кп, поляризованных при потенциале Е = 0.5 В в боратно-борнокислом буферном растворе (рН = 7.4), содержащем 5 г/л ZnNTP (а), 1 г/л CdNTP (б).

Скачать (228KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Атомная доля фосфора, входящего в состав исходных ингибиторов ZnNTP, CdNTP, и гетерометаллических комплексов FeZnNTP, FeCdNTP, в зависимости от глубины травления δ пассивных пленок, сформированных на образцах стали Ст3кп в боратно-борнокислом буферном растворе (pH = 7.4) при потенциале E = 0.5 В с добавками 5 г/л ZnNTP или 1 г/л CdNTP.

Скачать (79KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Профили элементного состава поверхностных слоев образцов стали Ст3кп, подвергнутых поляризации при потенциале Е = 0.5 В в боратно-борнокислом буферном растворе (рН = 7.4), содержащем 5 г/л ZnNTP (а, б) и 1 г/л CdNTP (в, г).

Скачать (192KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Анодные поляризационные кривые, измеренные для образцов стали Ст3кп в боратно-борнокислом буферном растворе (pH = 7.4) с добавками различных концентраций ингибиторов ZnNTP (а) и CdNTP (б); цифры на кривых обозначают концентрацию ингибиторов в г/л.

Скачать (175KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Микрофотографии поверхности образцов стали Ст3кп, поляризованных в боратно-борнокислом буферном растворе (рН = 7.4) с добавкой 5 г/л ZnNTP при потенциале E = –0.1 В (а, б) и с добавкой 1 г/л CdNTP при потенциале E = 0.5 В (в, г).

Скачать (415KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Схема формирования и строения пассивирующих пленок на поверхности стали в боратно-борнокислом буферном растворе, содержащем ZnNTP (а) и CdNTP (б).

Скачать (380KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024