cpomaemКоррозия: защита материалов и методы исследованийTitle in englishИФХЭ РАНcpomaem-15Research ArticleСтатьиВлияние предварительной модификации поверхности органосиланами на атмосферную коррозию металловInfluence of preliminary surface modification with organosilanes on atmospheric corrosion of metalsПетрунинМ. А.PetruninM. A.

119071, Москва, Ленинский проспект, 31 корп. 4

Leninsky pr. 31, 119071 Moscow

МаксаеваЛ. Б.MaksaevaL. B.

119071, Москва, Ленинский проспект, 31 корп. 4

Leninsky pr. 31, 119071 Moscow

lmaksaeva@mail.ruЮрасоваТ. А.YurasovaT. A.

119071, Москва, Ленинский проспект, 31 корп. 4

Leninsky pr. 31, 119071 Moscow

РыбкинаА. а.RybkinaA. A.

119071, Москва, Ленинский проспект, 31 корп. 4

Leninsky pr. 31, 119071 Moscow

ТереховаЕ. В.TerekhovaE. V.

119071, Москва, Ленинский проспект, 31 корп. 4

Leninsky pr. 31, 119071 Moscow

Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН)РоссияA.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of SciencesRussian Federation202302092023027296Copyright © Петрунин М.А., Максаева Л.Б., Юрасова Т.А., Рыбкина А.а., Терехова Е.В., 20232023Петрунин М.А., Максаева Л.Б., Юрасова Т.А., Рыбкина А.а., Терехова Е.В.Petrunin M.A., Maksaeva L.B., Yurasova T.A., Rybkina A.A., Terekhova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.cpmrm.ru/jour/article/view/15

Разработаны способы предварительной модификации поверхности конструкционных металлов композициями на основе органосиланов. Композиции состояли из растворов как индивидуальных органосиланов, так и двухкомпонентных смесей, состоящих из двух органосиланов или из органосилана и органического ингибитора коррозии. В результате такой модификации на поверхности металла формируется самоорганизующийся силоксановый полимерно/олигомерный наноразмерный слой, способный менять физико-химические свойства поверхности металла, в частности, снижать склонность металла к коррозионному разрушению. В настоящей работе представлены результаты одногодовых натурных коррозионных испытаний конструкционных металлов: стали, меди, цинка, поверхность которых модифицирована композициями на основе органосиланов.Показано, что предварительная модификация поверхности металлов этими композициями приводит к ингибированию, как равномерной, так и локальной коррозии металлов. Наибольшее ингибирующее действие продемонстрировали двухкомпонентные модифицирующие композиции: смеси винил- и аминосилана, винилсилана и бензотриазола. Рассмотрен механизм ингибирования коррозии слоями, сформированными в результате модификации поверхности двухкомпонентными смесями.

Methods for preliminary modification of the surface of structural metals with compositions based on organosilanes have been developed. The compositions consisted of solutions of both individual organosilanes and two–component mixtures consisting of two organosilanes or an organosilane and an organic corrosion inhibitor. As a result of this modification, a self– assembled siloxane polymeric/oligomeric nanoscale layer is formed on the metal surface, which is capable of changing the physicochemical properties of the metal surface, in particular, reducing the tendency of the metal to corrosion destruction. This paper presents the results of one–year full–scale corrosion tests of structural metals: steel, copper, zinc, the surface of which is modified with compositions based on organosilanes. It is shown that the preliminary modification of the surface of metals by these compositions leads to inhibition of both uniform and local corrosion of metals. The greatest inhibitory effect was demonstrated by two– component modifying compositions: mixtures of vinyl- and aminosilane, vinylsilane and benzotriazole. The mechanism of corrosion inhibition by layers formed as a result of surface modification with two–component mixtures is considered

органосиланыповерхность металласамоорганизующиеся силоксановые полимерные слоиатмосферная коррозиянатурные коррозионные испытанияингибирование коррозиилокальная коррозияorganosilanesmetal surfaceself–assembled siloxane polymer layersatmospheric corrosionfull–scale natural corrosion testscorrosion inhibitionlocalized corrosionReferencesА.А. Михайлов, Ю.М. Панченко, Ю.И. Кузнецов, Атмосферная коррозия и защита металлов, Тамбов, Издательство Р.В. Паршина, 2016, 554 с.А.А. Михайлов, Ю.М. Панченко, Ю.И. Кузнецов, Атмосферная коррозия и защита металлов, Тамбов, Издательство Р.В. Паршина, 2016, 554 с.Ю.Н. Михайловский, Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты, Москва, Металлургия, 1989, 101 с.Ю.Н. Михайловский, Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты, Москва, Металлургия, 1989, 101 с.C. Leygraf, I. Odnevall Wallinder, J. Tidblad, T. Graedel, Atmospheric corrosion, New Jersey, USA, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2016, 380 p.C. Leygraf, I. Odnevall Wallinder, J. Tidblad, T. Graedel, Atmospheric corrosion, New Jersey, USA, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2016, 380 p.B. Arkles, Silane Coupling Agents: Connecting Across Boundaries, 3rd Edition, Gelest, Inc. Morrisville, PA, USA, 2014, 75 p.B. Arkles, Silane Coupling Agents: Connecting Across Boundaries, 3rd Edition, Gelest, Inc. Morrisville, PA, USA, 2014, 75 p.M.A. Petrunin, Gladkikh N.A., M.A. Maleeva, L.B. Maksaeva, T.A. Yurasova, The use of organosilanes to inhibit metal corrosion. A review, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2019, 8, no. 4, 882–907. doi: 10.17675/2305-6894-2019-8-4-6M.A. Petrunin, Gladkikh N.A., M.A. Maleeva, L.B. Maksaeva, T.A. Yurasova, The use of organosilanes to inhibit metal corrosion. A review, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2019, 8, no. 4, 882–907. doi: 10.17675/2305-6894-2019-8-4-6Handbook of Adhesion Technology, L.F.M. da Silva, A. Ochsner, R.D. Adams Eds., Berlin Heidelberg, Springer–Verlag, 2011, 243 р. doi: 10.1007/978-3-642-01169-6Handbook of Adhesion Technology, L.F.M. da Silva, A. Ochsner, R.D. Adams Eds., Berlin Heidelberg, Springer–Verlag, 2011, 243 р. doi: 10.1007/978-3-642-01169-6М.А. Петрунин, Н.А. Гладких, М.A. Малеева, Л.Б. Максаева, Ю.В. Костина, А.В. Шапагин, Т.А. Юрасова, В.А. Котенев, А.Ю. Цивадзе, Формирование самоорганизующихся кремнийорганических слоев на поверхности углеродистой стали и их влияние на электрохимическое и коррозионное поведение металла, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2019, 55, no. 5, 538–545. doi: 10.1134/S0044185619050206М.А. Петрунин, Н.А. Гладких, М.A. Малеева, Л.Б. Максаева, Ю.В. Костина, А.В. Шапагин, Т.А. Юрасова, В.А. Котенев, А.Ю. Цивадзе, Формирование самоорганизующихся кремнийорганических слоев на поверхности углеродистой стали и их влияние на электрохимическое и коррозионное поведение металла, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2019, 55, no. 5, 538–545. doi: 10.1134/S0044185619050206N. Gladkikh, Yu. Makarychev, M. Maleeva, M. Petrunin, L. Maksaeva, A. Rybkina, A. Marshakov, Yu. Kuznetsov, Synthesis of thin organic layers containing silane coupling agents and azole on the surface of mild steel. Synergism of inhibitors for corrosion protection of underground рiрelines, Prog. Org. Coat., 2019, 132, 481–489. doi: 10.1016/j.porgcoat2019.04.004N. Gladkikh, Yu. Makarychev, M. Maleeva, M. Petrunin, L. Maksaeva, A. Rybkina, A. Marshakov, Yu. Kuznetsov, Synthesis of thin organic layers containing silane coupling agents and azole on the surface of mild steel. Synergism of inhibitors for corrosion protection of underground рiрelines, Prog. Org. Coat., 2019, 132, 481–489. doi: 10.1016/j.porgcoat2019.04.004A. Nazarov, M. Petrunin, L. Maksaeva, T. Yurasova, P. Traverso, A. Marshakov, Vapour phase deposition of thin siloxane coatings on the iron surface. The impact of the layer structure and oxygen adsorption on corrosion stability, Coatings, 2021, 11, 1217 p. doi.: 10.3390/coatings11101217A. Nazarov, M. Petrunin, L. Maksaeva, T. Yurasova, P. Traverso, A. Marshakov, Vapour phase deposition of thin siloxane coatings on the iron surface. The impact of the layer structure and oxygen adsorption on corrosion stability, Coatings, 2021, 11, 1217 p. doi.: 10.3390/coatings11101217М.А. Петрунин, JI.Б. Максаева, Н.А. Гладких, Е.Н. Наркевич, Т.А. Юрасова, А.А. Рыбкин, Е.В. Терехова, В.А. Котенев, Е.Н. Каблов, А.Ю. Цивадзе, Влияние винилсилоксановых нанослоев на коррозионное поведение цинка, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2018, 54, no. 5, 457–465. doi: 10.1134/S0044185618050303М.А. Петрунин, JI.Б. Максаева, Н.А. Гладких, Е.Н. Наркевич, Т.А. Юрасова, А.А. Рыбкин, Е.В. Терехова, В.А. Котенев, Е.Н. Каблов, А.Ю. Цивадзе, Влияние винилсилоксановых нанослоев на коррозионное поведение цинка, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2018, 54, no. 5, 457–465. doi: 10.1134/S0044185618050303М.А. Петрунин, Л.Б. Максаева, Т.А. Юрасова, Е.В. Терехова, В.А. Котенев, Е.Н. Каблов, А.Ю. Цивадзе, Направленное формирование и защитное действие самоорганизующихся винилсилоксановых нанослоев на поверхности меди, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2012, 48, no. 6, 554–563. doi: 10.1134/S2070205112060081М.А. Петрунин, Л.Б. Максаева, Т.А. Юрасова, Е.В. Терехова, В.А. Котенев, Е.Н. Каблов, А.Ю. Цивадзе, Направленное формирование и защитное действие самоорганизующихся винилсилоксановых нанослоев на поверхности меди, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2012, 48, no. 6, 554–563. doi: 10.1134/S2070205112060081N. Gladkikh, Yu. Makarychev, A. Chirkunov, A. Shapagin, M. Petrunin, L. Maksaeva, M. Maleeva, T. Yurasova, A. Marshakov, Formation of polymer–like anticorrosive films based on organosilanes with benzotriazole, carboxylic and phosphonic acids. Protection of copper and steel against atmospheric corrosion. Prog. Org. Coat., 2020, 141, 105544 p. doi: 10.1016/j.porgcoat.2020.105544N. Gladkikh, Yu. Makarychev, A. Chirkunov, A. Shapagin, M. Petrunin, L. Maksaeva, M. Maleeva, T. Yurasova, A. Marshakov, Formation of polymer–like anticorrosive films based on organosilanes with benzotriazole, carboxylic and phosphonic acids. Protection of copper and steel against atmospheric corrosion. Prog. Org. Coat., 2020, 141, 105544 p. doi: 10.1016/j.porgcoat.2020.105544W.J. van Ooij, D. Zhu, V. Palanivel, J.A. Lamar, M. Stacy, Overview: The Potential of silanes for chromate replacement in metal finishing industries, Silicon Chem., 2006, 3, 11–30. doi: 10.1007/s11201-005-4407-6W.J. van Ooij, D. Zhu, V. Palanivel, J.A. Lamar, M. Stacy, Overview: The Potential of silanes for chromate replacement in metal finishing industries, Silicon Chem., 2006, 3, 11–30. doi: 10.1007/s11201-005-4407-6ASTM G50-20. Standard Practice for Conducting Atmospheric Corrosion Tests on Metals, PA, USA, ASTM International, West Conshohocken, 2020, 6 p. doi: 10.1520/G0050-20ASTM G50-20. Standard Practice for Conducting Atmospheric Corrosion Tests on Metals, PA, USA, ASTM International, West Conshohocken, 2020, 6 p. doi: 10.1520/G0050-20ГОСТ 9.905-2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования, Москва, Стандартинформ, 2007, 18 c.ГОСТ 9.905-2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования, Москва, Стандартинформ, 2007, 18 c.ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия, Москва, Стандартинформ, 2014, 32 c.ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия, Москва, Стандартинформ, 2014, 32 c.ГОСТ 3640-94: Цинк. Технические условия, Москва, Стандартинформ, 2011, 6 c.ГОСТ 3640-94: Цинк. Технические условия, Москва, Стандартинформ, 2011, 6 c.ГОСТ 859-2014: Медь марки, Москва, Стандартинформ, 2015, 9 c.ГОСТ 859-2014: Медь марки, Москва, Стандартинформ, 2015, 9 c.ГОСТ Р 9.906-83. Единая система защиты от коррозии и старения. Станции климатические испытательные. Общие требования, Москва, Издательство стандартов, 2004, 18 с.ГОСТ Р 9.906-83. Единая система защиты от коррозии и старения. Станции климатические испытательные. Общие требования, Москва, Издательство стандартов, 2004, 18 с.International standart ISO 9223. Corrosion of metals and alloys – Corrosivity of atmospheres – Classification, determination and estimation, Second edition 2012-02-01, ISO, Switzerland, 2012, 15 p.International standart ISO 9223. Corrosion of metals and alloys – Corrosivity of atmospheres – Classification, determination and estimation, Second edition 2012-02-01, ISO, Switzerland, 2012, 15 p.ГОСТ Р 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний, Москва, Стандартинформ, 2007, 17 с.ГОСТ Р 9.908-85. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний, Москва, Стандартинформ, 2007, 17 с.ГОСТ Р 9.907-2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости, Москва, ИПК Издательство стандартов, 1999, 15 с.ГОСТ Р 9.907-2007. Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости, Москва, ИПК Издательство стандартов, 1999, 15 с.С.М. Решетников, Т.Г. Круткина, М.В. Бурмистр, О взаимосвязи адсорбционных и защитных свойств ингибиторов кислотной коррозии, Защита металлов, 1980, no. 2, 173-176.С.М. Решетников, Т.Г. Круткина, М.В. Бурмистр, О взаимосвязи адсорбционных и защитных свойств ингибиторов кислотной коррозии, Защита металлов, 1980, no. 2, 173-176.Н.Д. Томашев, Г.П. Чернова, Пассивность и защита металлов от коррозии, Москва, Наука, 1965, 208 с. doi: 10.1007/978-1-4684-1728-9Н.Д. Томашев, Г.П. Чернова, Пассивность и защита металлов от коррозии, Москва, Наука, 1965, 208 с. doi: 10.1007/978-1-4684-1728-9М.А. Петрунин, Л.Б. Максаева, А.А. Рыбкина, Т.А. Юрасова, Н.А. Гладких, А.В. Шапагин, В.А. Котенев, А.Ю. Цивадзе, Особенности коррозионного поведения металлов в присутствии на их поверхности кремнийорганических нанослоев, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2022, 58, no. 5, 503–520. doi: 10.31857/S0044185622050199М.А. Петрунин, Л.Б. Максаева, А.А. Рыбкина, Т.А. Юрасова, Н.А. Гладких, А.В. Шапагин, В.А. Котенев, А.Ю. Цивадзе, Особенности коррозионного поведения металлов в присутствии на их поверхности кремнийорганических нанослоев, Физикохимия поверхности и защита материалов, 2022, 58, no. 5, 503–520. doi: 10.31857/S0044185622050199M.A. Maleeva, V.E. Ignatenko, A.V. Shapagin, A.A. Sherbina, L.B. Maksaeva, A.I. Marshakov, M.A. Petrunin, Modification of bituminous coatings to prevent stress corrosion cracking of carbon steel, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2015, 4, no 3, 226–234. doi: 10.17675/2305-6894-2015-4-3-226-234M.A. Maleeva, V.E. Ignatenko, A.V. Shapagin, A.A. Sherbina, L.B. Maksaeva, A.I. Marshakov, M.A. Petrunin, Modification of bituminous coatings to prevent stress corrosion cracking of carbon steel, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2015, 4, no 3, 226–234. doi: 10.17675/2305-6894-2015-4-3-226-234Ю.И. Кузнецов, Физико-химические аспекты ингибирования коррозии металлов в водных растворах, Успехи химии, 2004, 73, no. 1, 79–93. doi: 10.1070/RC2004v073n01ABEH000864Ю.И. Кузнецов, Физико-химические аспекты ингибирования коррозии металлов в водных растворах, Успехи химии, 2004, 73, no. 1, 79–93. doi: 10.1070/RC2004v073n01ABEH000864E.P Plueddemann, Bonding Through Coupling Agents. In Molecular characterization of composite interfaces, H.Ishida, G.Kumar Eds, Springer Science+Business Media, New York, 1985, 13–24. doi: 10.1007/978-1-4899-2251-9_2E.P Plueddemann, Bonding Through Coupling Agents. In Molecular characterization of composite interfaces, H.Ishida, G.Kumar Eds, Springer Science+Business Media, New York, 1985, 13–24. doi: 10.1007/978-1-4899-2251-9_2M. Petrunin, L. Maksaeva, N. Gladkikh, Yu. Makarychev, M. Maleeva, T. Yurasova, A. Nazarov, Thin benzotriazole films for inhibition of carbon steel corrosion in neutral electrolytes, Coatings, 2020, 10, 362–373. doi: 10.3390/coatings10040362M. Petrunin, L. Maksaeva, N. Gladkikh, Yu. Makarychev, M. Maleeva, T. Yurasova, A. Nazarov, Thin benzotriazole films for inhibition of carbon steel corrosion in neutral electrolytes, Coatings, 2020, 10, 362–373. doi: 10.3390/coatings10040362А.М. Семилетов, А.А. Чиркунов, Ю.И. Кузнецов, Н.П. Андреева, Об усилении пассивации стали водными растворами [3-(2 аминоэтиламино) пропилтриметоксисилана], Журнал физической химии, 2015, 89, no. 12, 1915–1922.А.М. Семилетов, А.А. Чиркунов, Ю.И. Кузнецов, Н.П. Андреева, Об усилении пассивации стали водными растворами [3-(2 аминоэтиламино) пропилтриметоксисилана], Журнал физической химии, 2015, 89, no. 12, 1915–1922.Ю.И. Кузнецов, Л.П. Казанский, Физико-химические аспекты защиты металлов ингибиторами коррозии класса азолов, Успехи химии, 2008, 77, no. 3, 227–241. doi: 10.1070/RC2008v077n03ABEH003753Ю.И. Кузнецов, Л.П. Казанский, Физико-химические аспекты защиты металлов ингибиторами коррозии класса азолов, Успехи химии, 2008, 77, no. 3, 227–241. doi: 10.1070/RC2008v077n03ABEH003753

The authors declare that there are no conflicts of interest present.