1. Інгібітори для розчинів
Механізм дії інгібіторів в рідких середовищах в більшості випадків полягає в гальмуванні катодних і анодних процесів електрохімічної корозії, утворенні захисних і пасивуючих плівок. У зв'язку з цим інгібітори можна класифікувати на анодні і катодні.
Анодні інгібітори
Дія анодних інгібіторів заснована на пасивації анодних ділянок кородіруючої поверхні металу. Тому їх нерідко називають пасиваторами.
Найчастіше всього як пасиватори використовують неорганічні окислювачі: хромати, нітрит, молібдати, вольфрамати. Легко відновлюючись на катодних поверхнях, вони поводяться як деполяризатори, викликаючи появу на анодних ділянках щільності струму, перевищуючих величини, необхідні для їх пасивації. При цьому стаціонарний потенціал облагороджується на десятих вольта, а швидкість анодного переходу в розчин іонів кородіруючого металу різко знижується.
До анодних сповільнювачів корозії відносять також деякі з'єднання з лужними властивостями: фосфати, поліфосфати, силікати, борати, бензоат натрію і ін. Їх інгібіруюча дія виявляється тільки за наявності розчиненого кисню, який і виконує роль пасиватора. Не будучи окислювачами, ці речовини лише сприяють адсорбції кисню на поверхні металу. Крім того, вони гальмують анодний процес розчинення через утворення захисних плівок, що є важко розчинні продукти взаємодії інгібітору з іонами перехідного в розчин металу. Так, наприклад, фосфати, адсорбуючись на поверхні стали, утворюють з іонами заліза екрануючі плівки, що складаються із суміші - Fе2O3 і FePO4∙2H2O .
Анодні інгібітори корозії відносяться до категорії небезпечних, тому що за певних умов вони із сповільнювачів корозії перетворюються на її стимулятори. Це найчастіше відбувається, коли корозійний процес протікає з катодним контролем, і по тим чи іншим причин не забезпечується пасивація анодних ділянок. У даному випадку сильні окислювачі, що є хорошими деполяризаторами, легко відновлюються на катодних ділянках і збільшують швидкість корозії. Для того, щоб цього не відбулося, щільність корозійного струму повинна бути вище тієї, при якій досягається повна пасивація анодних ділянок. Тому концентрація інгібітору (пасиватору) не повинна бути нижче визначеною величини, інакше пасивація може не наступити чи буде неповною.
Неповна пасивація також дуже небезпечна, тому що приводить до скорочення анодної поверхні, збільшення швидкості і глибини руйнування металу на локалізованих ділянках, тобто появі точеної корозії.
Мінімальна концентрація CrO22-, NO2-, MO42-, використовуючи як інгібітори корозії стали, приблизно рівна 10-4–10-3 моль/л. При підвищенні температури середовища чи наявності в ній активаторів, наприклад хлор - іонів, необхідне збільшення концентрації інгібітору.
Анодні сповільнювачі неокислювального типу (фосфати, силікати і ін.), додані в незначній кількості, також викликають більш глибоку місцеву корозію через сильне збільшення співвідношення катодної площі до анодної.
Таким чином, для забезпечення ефективного захисту необхідно підтримувати концентрацію анодного інгібітору вище за граничне значення у всіх ділянках виробу, що захищається (наприклад, у нарізних сполученнях, щілинах і інших важкодоступних місцях).
Анодні інгібітори дуже чутливі і до рН середовища.
Застосування анодних інгібіторів різноманітне. Хромати і біхромати використовують для захисту сталевих конструкцій в оборотних охолоджуючих водах двигунів внутрішнього згорання, ректифікаторів, резервуарів, напірних баків, баштових холодильників і т.д. У нейтральних середовищах за відсутності іонів Сl - достатня концентрація К2СrO4 0,04 — 0,1%. При змісті хлоридів від 100 до 1000 міліграм/л вона повинна бути збільшена до 1—2%. Хромати застосовують також для захисту від корозії алюмінію, магнію і їх сплавів в нейтральних і лужних середовищах.
Нітрит успішно використовують як інгібітори в антифризах, тому що на противагу хроматам вони слабо реагують із спиртами і етиленгліколем. Нітрит менш придатний для охолоджуючих вод, оскільки поступово розкладаються бактеріями. Дія нітриту, що інгібірує, обмежується рН середовища не менше 6.
Фосфати і поліфосфати знаходять застосування як сповільнювачі корозії стали у воді і холодильних розсолів. Більший ефект досягається при спільному використанні фосфатів і хроматів.
Катодні інгібітори
Катодні інгібітори зменшують швидкість корозії внаслідок зниження ефективності катодного процесу чи скорочення площі катодів.
Зниження ефективності катодного процесу може бути досягнуте:
а) при корозії з кисневою деполяризацією — зменшенням змісту
кисню в рідкому корозійному середовищі;
б) при корозії з водневою деполяризацією — підвищенням
перенапруження реакції виділення водню.
Зменшення змісту розчиненого в корозійному середовищі кисню гальмує реакцію його відновлення, а отже, і швидкість корозії.
Перенапруга водню може бути підвищене при введенні в корозійне середовище солей деяких важких металів — AsCl3, Bi2(SO4)3. Катіони цих металів контактно відновлюються на катодних ділянках, утрудняють реакцію виділення водню і тим самим — процес корозії, якщо він відбувається по механізму водневої деполяризації.
Скорочення площі катодів досягається додаванням інгібіторів, які на катодних ділянках в умовах місцевого підлуженя середовища утворюють нерозчинні продукти, ізолюючі частину поверхні катодів від розчину. Такою речовиною є, наприклад, бікарбонат кальцію, який в підлуженому середовищі виділяється у вигляді важко розчинного осаду карбонату кальцію. Цим пояснюється менша корозія сталі в жорсткій воді в порівнянні із зм'якшеною.
Катодні інгібітори по захисній дії менш ефективні, ніж анодні. Проте вони зовсім безпечні, оскільки не викликають посилення корозії при їх недостатньому змісті.
Інгібітори травлення
Анодними і катодними сповільнювачами корозії в нейтральних та лужних середовищах, є переважно неорганічні речовини. Ці інгібітори не роблять захисної дії в сильно кислих розчинах, де процес корозії протікає з водневою деполяризацією.
Сповільнювачами корозії в кислих середовищах звичайно є органічні речовини, у молекулах яких містяться полярні або деякі специфічні групи, наприклад аміни, альдегіди, тіомочевіна, меркаптани, феноли, деякі гетероциклічні з'єднання, солі ароматичних карбоксильних кислот і ін. Передбачається, що механізм дії цих сповільнювачів носить адсорбційний характер. Адсорбуючись на катодних і анодних ділянках, вони утрудняють розряд іонів водню і реакцію іонізації металу. Тому при додаванні інгібітору в кислоту стаціонарний потенціал може майже не змінюватися, хоча швидкість корозії значно зменшується .
Захисний ефект органічних інгібіторів корозії в значній мірі залежить від їх природи, концентрації, температури, виду аніона кислоти, концентрації водневих іонів.
Органічні інгібітори знаходять достатньо широке застосування при травленні сталі в кислотах для видалення окалини і іржі. При додаванні цих інгібіторів у травильні розчини оксиди розчиняються без скільки-небудь помітного руйнування металу, що дозволяє уникнути перетравлювання, зменшує витрату кислоти.
Інша важлива перевага використання інгібіторів при кислотному травленні - зменшення водневої крихкості оброблюваного металу. У процесі травлення частина водню, що виділяється, дифундує в глиб металу і викликає появу водневої крихкості. Адсорбція інгібіторів підвищує перенапругу реакції виділення водню, зменшує кількість проникаючого в метал водню і тим самим знижує його крихкість.
Рисунок 1 - Поляризаційна діаграма корозії заліза при травленні в
кислоті з інгібітором (I) і без нього (2)