главная > справочник > химическая энциклопедия:

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии, химические соединения или их композиции, присутствие которых в небольших количествах в агрессивной среде замедляет коррозию металлов. Защитное действие ингибиторов коррозии обусловлено изменением состояния поверхности металла вследствие адсорбции (адсорбц. ингибиторы коррозии) или образования с ионами металла труднорастворимых соединений. Последние образуют на поверхности пленку, которая существенно тоньше конверсионных защитных покрытий (см. Защита от коррозии). Замедление коррозии происходит из-за уменьшения площади активной поверхности металла и изменения энергии активации электродных реакций, лимитирующих сложный коррозионный процесс. ингибиторы коррозии могут тормозить анодное растворение и вызывать пассивацию металла (анодные ингибиторы коррозии), снижать скорость катодного процесса (катодные ингибиторы коррозии) или замедлять оба эти процесса (смешанные ингибиторы коррозии).

Защитное действие ингибиторов коррозии количественно оценивают: коэф. торможения g =j₀/j_ин, где j₀ и j_ин - скорости коррозии (или величины, их характеризующие) в исходной и ингибир. среде соотв.; степенью защиты Z = (1 - 1/g).100%; миним. концентрацией И., обеспечивающей заданный уровень Z. В общем случае эффективность ингибирования сильно зависит от состава среды, природы металла и условий процесса (температура, давление и т.п.); для кинетической области протекания процесса обычно справедливо соотношение: g = 10^kDy1 (1 — q)^-1, где q - степень заполнения поверхности адсорбир. ингибитором. DY₁ - изменение электродного Y₁ - потенциала в адсорбц. слое, k - эмпирич. постоянная, включающая кинетич. параметры электродных реакций (см. Электрохимическая кинетика).

Адсорбция ингибиторов коррозии и формирование на поверхности металла труднорастворимых слоев связаны с гидрофобностью поверхности и зарядом частиц, их способностью образовывать хим. связи с металлом или продуктами его взаимодействия с компонентами агрессивной среды. Как правило, катионоактивные ингибиторы коррозии замедляют активное анодное растворение. т.е. эффективны в области электродных потенциалов. меньших критич. потенциала пассивации, или тормозят катодные реакции. Для предотвращения питтинговой коррозии более эффективны анионактивные ингибиторы коррозии Часто ионогенные ингибиторы коррозии используют в композиции с разл. добавками для более эффективной защиты металлов в широком диапазоне электродных потенциалов.

Окислительная способность ингибитора коррозии может придать ему высокие защитные свойства за счет облегчения пассивации металла, но реализация этих свойств сильно зависит от рН среды и наличия в ней агрессивных агентов (активаторов коррозии), в первую очередь анионов Cl^-, Br^-, I^-, CNS^-, HS^- и низших орг. кислот. ингибиторы коррозии, не обладающие окислит. свойствами, но образующие труднорастворимые комплексы (соли) с ионами растворяющегося металла, также способны обеспечить пассивацию металла. Именно этим объясняется защита меди и ее сплавов во мн. средах ингибиторами класса азолов (бензотриазолом, бензимидазолом и др.). В случае образования прочной связи органические ингибиторы коррозии с металлом, сопровождающейся гидрофобизацией его поверхности, пассивация металла м. б. вызвана самой адсорбцией ингибиторы коррозии

Связь эффективности различных ингибиторов коррозии с их химической структурой описывается на основе принципа линейности свободной энергии при варьировании, например, заместителя в молекуле (см. Корреляционные соотношения). Часто наблюдаемая инверсия знака эмпирического параметра r в уравнениях типа Гаммета или Тафта объясняется различной природой адсорбционной связи металл ингибиторы коррозии или сменой лимитирующей стадии гетерогенного процесса. При постоянном реакц. центре в молекуле ингибиторы коррозии, которым обычно является полярная группа, варьирование заместителя изменяет защитное действие. Это изменение м. б. представлено в виде суммы независимых составляющих взаимодействие заместителя с реакционным центром электронных, стерических и сольватационных. Соотношение вкладов этих составляющих, как и тип электронного взаимод. (индукционное, мезомерное), зависит от природы металла, ингибиторы коррозии и растворителя Специфичность действия ингибиторы коррозии во многом определяется рН среды. Выделяют следующие типы ингибиторов коррозии: 1. Ингибиторы кислотной коррозии. Применяются при кислотном травлении и очистке поверхности металлич. изделий; для повышения эффективности химических источников тока; для защиты оборудования и трубопроводов газо-, нефтедобывающей или перерабатывающей промышленности. Обычно используют катодные или смешанные ингибиторы коррозии, существенно замедляющие выделение Н₂. Среди них наиболее эффективны амиды и амины или их производные, в т.ч. гетероалкилированные, четвертичные соединения аммония и фосфония, высокомол. и ацетиленовые спирты, некоторые альдегиды и мн. серосодержащие соединения. 2. Ингибиторы для нейтральных сред. Защищают различные системы охлаждения и пром. водоснабжения, емкости балластной морской воды на судах и плавучих доках; предотвращают коррозию металлич. изделий при хранении и транспортировке. В последнем случае ингибиторы коррозии наносят на поверхность металла в виде раствора или вводят как компонент лакокрасочного или воскового покрытия (контактные ингибиторы коррозии). Так называемые летучие ингибиторы коррозии насыщают своими парами замкнутое пространство и адсорбируются на металле. В нейтральных средах шире, чем в кислых, применяют анодные и смешанные ингибиторы коррозии, способствующие образованию устойчивого пассивного состояния металла благодаря облагораживанию потенциала питтингообразования. Такими ингибиторами коррозии являются хроматы, фосфаты, молибдаты, нитриты и другие соли неорг. кислот, алкил- или арилкарбоксилаты, аминокислоты, сульфонаты и алкилфосфаты. Хотя поверхностная активность ингибиторы коррозии однозначно не характеризует его эффективность, лучшую защиту обеспечивают анионы орг. кислот с числом углеродных атомов порядка 10-12, способные образовывать полимолекулярные адсорбц. слои. При высоких степенях заполнения q тормoзится и диффузионная стадия процесса - подвод О₂ к металлу, которая часто лимитирует катодную реакцию. Эффективными катодными ингибиторами коррозии в некоторых средах являются катионы металлов, связывающиеся в малорастворимые гидроксиды (Zn²⁺, Ca²⁺ и др.), а также их комплексные соед., в первую очередь с полифосфатами и фосфонатными комплексонами. 3. Ингибиторы щелочной коррозии. Используются при щелочной обработке амфотерных металлов, в моющих составах, для уменьшения саморазряда щелочных хим. источников тока, защиты выпарного оборудования. Здесь адсорбц. ингибиторы коррозии применяют редко, но их сочетание с катионами или комплексонатами некоторых металлов способно резко повысить эффективность защиты.

Большое число используемых ингибиторы коррозии обусловлено не только недостаточной универсальностью их защитного действия, но и жесткими требованиями технол., экономич. и экологич. характера, существенно различающимися в конкретных случаях применения. Так, ингибиторы кислотной коррозии должны одновременно препятствовать наводороживанию металла и уносу паров травильных ванн, не замедлять удаление окалины, быть устойчивыми к воздействию окислителей, не ухудшать сцепление разл. покрытий с металлом при их послед. нанесении и т.п. Высокое давление насыщ. паров некоторых ингибиторы коррозии, полезное в определенных пределах для борьбы с атмосферной коррозией, недопустимо при использовании этих ингибиторы коррозии в оборотных охлаждающих системах, где они должны обладать антинакипным и бактерицидным действием. Необходимость совместимости ингибиторов коррозии с компонентами среды очевидна, но ее трудно достичь без варьирования состава ингибиторов коррозии при их применении, например, в водно-органических антифризах, жесткой воде, растворах сильных кислот, моющих или полировальных составах. В связи с этим все шире используют комбинир. методы, в которых применение ингибиторы коррозии сочетают с электрохимической защитой (обычно катодной), нанесением защитных покрытий или применением таких конструкц. материалов, защита которых легче обеспечивается ингибиторы коррозии Эффективность комбинир. защиты часто превышает суммарный эффект, определяемый применением каждого из методов в отдельности.

Лит.: Алцыбеева А. И., Левин С. 3., Ингибиторы коррозии металлов Справочник, Л., 1968; Григорьев В. П., Экилик В. В., Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии, Ростов-н/Д., 1978; Итоги науки и техники. Сер. Коррозия и зашита от коррозии, т. 7, М., 1978, Антропов Л. И., Макушин Е. М., Панасенко В. Ф., Ингибиторы коррозии металлов, К., 1981, Богданова Т. И., Шехтер Ю. Н., Ингибированные нефтяные составы для зашиты от коррозии, М., 1984, Розенфельд И. Л., Персианцева В. П., Ингибиторы атмосферной коррозии М., 1985 © Ю. И. Кузнецов.