Тезисы
апрель 2017

Ингибирование кислотной коррозии углеродистой стали и стали с диффузионными покрытиями N-ацилметилпиридиний галогенидами


Погребова И. С. , Пилипенко Т. Н. , Лоскутова Т. В. , Бондар А. С. , Андрейченко Т. С.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Как известно [1,2], N-ацилметилпиридиний галогениды (АМПХ) являются эффективными ингибиторами коррозии металлов в кислых средах. Защитное действие таких ингибиторов, которые одновременно являются четвертичными пиридиниевыми солями и соединениями с карбонильной группой, зависит как от природы корродирующего металла и агрессивной среды, так и от природы заместителей, входящих в состав их пиридиниевого и ацильного фрагментов. В настоящей работе исследовали влияние АМПХ (с = 1·10-2 моль·л-1) на кислотную коррозию стали 80 и этой же стали с диффузионными покрытиями: хромоалитированным с барьерным слоем карбида хрома: Cr (Cr, Al), хромотитаноалитированым: (Cr, Ti, Al) и хромотитаноалитированым с барьерным слоем нитрида титана: TiN (Cr, Ti, Al). Коррозионные испытания проводили в 5% H2SO4 при 20°С. Фазовый, химический состав и структуры покрытий были исследованы с помощью методов современного материаловедения сотрудниками кафедры металловедения и термической обработки КПИ им. И. Сикорского [3-5].

Как ингибиторы коррозии исследовали АМПХ общей формулы,

где: R = H, R1 = C6H5 (I-1); R = CH3, R1 = C6H5 (I-2);

R = NH2, R1 = C6H5 (I-3); R = NH2, R1 = t-Bu (I-4);

R = NH2, R1=1-Ad (I-5); R = NHC(O)Ad, R1= C6H5 (I-6);

R = NHC(S)NHC6H5, R1 = C6H5 (I-7), (I-8),

Установлено, что введение в пиридиновое кольцо соединения I-1 заместителей –CH3, –NH2 приводит к увеличению коэффициента торможения коррозии стали (γ) соответственно с 11,30 (I-1) до 15,51 (I-2) и 23,70 (I-3), заместителя -NHC(O)Ad (I-6) - к некоторому его снижению (γ = 10,11), а заместителя NHC(S)NHC6H5 (I-7) - к заметному повышению (γ = 45,59). Эти данные, в соответствии с [1], показывают, что ингибирующее действие АМПХ обусловлено как π-электронным взаимодействием с поверхностью стали пиридинового кольца, так и входящей в их состав арилтиокарбамидной группы. Наряду с пиридиновым кольцом при адсорбции исследованных АМПХ на стали принимает также участие ацильный фрагмент их молекул, роль которого при переходе от соединения I-3 к соединениям I-4 (γ =29,8) и I-5 (γ = 39,08) усиливается. Среди исследованных соединений наибольшую эффективность проявляют соединение I-7, содержащее в пиридиновом цикле NHC(S)NHC6H5- группу, и дикомпонентные системы I-9 (γ = 67,69), I-10 (γ = 80,07), наличие в которых пиридиний-гидройодида приводит к увеличению значений γ в 6,2-6,6 раза. Торможение коррозии стали исследованными АМПХ протекает по смешанному энергетически-блокировачному механизму, на что указывают соответствующие расчёты, проведенные на основе учёта ряда кинетических характеристик коррозионного процесса.

Использование соединений АМПХ является также весьма эффективным при ингибиторной защите стали с нанесенными на ее поверхность диффузионными покрытиями. Защитное действие исследованных соединений зависят от состава диффузионных слоев и, например, в присутствии ингибитора I-7 возрастает при переходе от покрытия Cr (Cr, Al) (γ = 23,12) к покрытиям (Cr, Ti, Al) (γ = 69,14) и TiN (Cr, Ti, Al) (γ = 195,05). После длительных (96 часов) коррозионных испытаний на поверхности покрытия TiN (Cr, Ti, Al), согласно данным микрорентгеноспектрального анализа, наблюдается перераспределение соотношения элементов в диффузионном слое за счет уменьшения содержания железа и хрома и увеличения содержания алюминия и титана.

Полученные данные свидетельствуют о селективном растворении компонентов покрытия и различной адсорбции исследованных ингибиторов на поверхности его составляющих. 

References
  1. Антикоррозионные свойства N-фенацилметилпиридиний бромидов / Р.И. Юрченко, И.С. Погребова, Т.Н. Пилипенко, Е.М. Красько // Журнал прикладной химии. –2003. – Т. 76, №11. – С.1814-1818.
  2. Исследование ингибирующего действия различных пиридиний галогенидов и их смесей на коррозию стали в сернокислой среде/ Р.И. Юрченко, С.В. Иващенко, Т.Н. Пилипенко, И.С. Погребова // ж. прикладной хим.. – 2005. – Т. 78, №3. – С.517-519
  3. Лоскутова Т. В // Будова і захисні властивості комплексних хромотитаноалі-тованих дифузійних покриттів на сталі У8А//Наук.вісті ''НТУУ''КПІ'', №6, 2015, с.38-46
  4. Лоскутова Т. В, Хижняк В. Г., Погребова І. С., Білик І.І, Тарасенко Є.О.// VI міжнародна наукова конференція ''Матеріали для роботи в експериментальних умовах -5// Будова, склад та захисні властивості хромотитаноалітованих покриттів з бар'єрним шаром нітриду титану на сталі У8А, м.Київ, 05.12.2016
  5. Лоскутова Т.В. Дифузійне хромоалітування попередньо хромованої сталі У8А.// Левашов С.С., Погребова І.С., Хижняк В.Г., Чегеренец О.Е. Фізико хімічна механіка матеріалів «Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів», Львів 2012 р, с. 250-255