Защита металлов от коррозии с помощью ингибиторов.

Ингибиторы – это вещества или химические соединения, вводимые в состав агрессивной среды в очень незначительных количествах (не вызывающие изменения концентраций основных компонентов), не ухудшающие качества выпускаемой продукции, которые эффективно тормозят коррозионные процессы.

По механизму своего воздействия, подразделяются на 2 группы:

1. Пассивирующие (плёночные)

2. Адсорбционные

По характеру воздействия:

1. Катодные, эффективно тормозящие катодный процесс

2. Анодные, эффективно тормозящие анодный процесс

3. Смешанного типа, одновременно воздействующие на оба процесса.

Анодные ингибиторы.

Эффективно тормозят анодную стадию растворения металла. Среди них выделяют три группы:

1. Непосредственно воздействующие на стадию ионизации металла. Как правило, это вещества, которые прочно адсорбируются на анодных участках поверхности металла: либо полярные молекулы, либо катионогенные ПАВ, которые создают на границе раздела фаз металл-электролит дополнительный потенциальный барьер (избыточный положительный заряд), через который катионам металла труднее выходить в электролит.

2. Пассивирующие ингибиторы, которые способствуют формированию на анодных участках поверхности металла пассивных плёнок (окислительные ингибиторы) – окислители, дополнительно вводимые в состав агрессивной среды. Опасность их использования, как очень мощных депассиваторов (активаторов) катодного процесса, состоит в том, что в случае их недостаточного содержания, вызванного их расходом, система может из пассивного состояния перейти в активное, причем с многократно большей скоростью коррозии, чем до их использования.

3. Ингибиторы вторичного действия, которые способствуют образованию на поверхности металла вторичных кроющих (толстых) слоёв из продуктов взаимодействия самого ингибитора и ионов, образующихся в анодной реакции. К ним относятся карбонаты, фосфаты и полифосфаты, ионы OH, NaOH, Na₃PO₄, Na₂SiO₃…

Катодные ингибиторы.

Эффективно тормозят катодные реакции.

1. Для процессов, протекающих с кислородной деполяризацией (либо за счёт окислителей, присутствующих в электролите) в состав среды вводят восстановители, которые будут поглотителями кислорода.

2. В ряде случаев используют высокомолекулярные ПАВ, которые будут адсорбироваться на катодных участках поверхности металла, причем размеры их настолько велики, что они выступают за пределы ДЭС, блокируя катодную поверхность и ограничивая доступ кислорода.

В качестве катодных замедлителей могут выступать соли металлов, которые за счёт вторичных процессов (подщелачивания прикатодного пространства) в случаях водородной и кислородной деполяризации будут образовывать толстые кроющие плёнки на катодных участках поверхности.

Чем больше жесткость воды, тем эффективнее действие кроющих замедлителей как на анодный, так и на катодный процессы (особенно для процессов коррозии алюминия и его сплавов).

2. Для катодных процессов с водородной деполяризацией действие ингибиторов основано на повышении перенапряжения выделения водорода.

В состав агрессивной среды можно вводить в незначительном количестве

соли металлов, которые обладают более положительным обратимым потенциалом анодной электрохимической реакции и более высоким значением константы “a” для процесса выделения водорода, чем защищаемый металл.

Для защиты стальных металлоконструкций в кислых средах вводят

Так как компромиссный потенциал стальной металлоконструкции имеет более отрицательное значение, чем обратимый потенциал реакции (2), катионы висмута будут восстанавливаться на катодных участках поверхности железа. Изменится природа металла катодных участков, выделение водорода будет происходить с поверхности висмута, имеющего гораздо большую «а».

3. Органические ингибиторы относятся также и к ПАВ (уротропин, декстрин). В общем случае, адсорбируясь на катодных участках поверхности, они изменяют структуру ДЭС, величину и знак электрокинетического потенциала, и увеличивают перенапряжение выделения водорода. В ряде случаев, адсорбционная плёнка ПАВ обладает очень мощными гидрофобизирующими свойствами, т.е. обеспечивает очень плохую смачиваемость поверхности металла электролитом.

4. Летучие ингибиторы, как правило, используются для защиты ответственных деталей в период их складского хранения, транспортировки. Данные вещества имеют очень высокую упругость диссоциации паров, т.е., наносимые в порошкообразном или жидком виде они быстро испаряются и заполняют весь объём помещения и адсорбируются на поверхности деталей.

Механизм их действия заключается в том, что в атмосферных условиях на поверхности металлов всегда имеется конденсатная плёнка влаги, а т.к. защищаемые металлы термодинамически неустойчивы в атмосферной среде, то на их поверхности имеется пористая плёнка продуктов коррозии. Летучие ингибиторы будут взаимодействовать с влагой, находящейся в порах продукта коррозии, и уменьшать гигроскопичность, закупоривать поры, т.е. полностью изолировать поверхность металла от окружающей среды (от доступа к влаге и растворённого в ней кислорода).

Наиболее часто используются в виде порошков (циклогексиламин и его соли). Для защиты деталей, упакованных в бумагу, её предварительно пропитывают раствором бензоата натрия.