Влияние предварительной модификации поверхности органосиланами на атмосферную коррозию металлов

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.

1. А.А. Михайлов, Ю.М. Панченко, Ю.И. Кузнецов, Атмосферная коррозия и защита металлов, Тамбов, Издательство Р.В. Паршина, 2016, 554 с.

2. Ю.Н. Михайловский, Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты, Москва, Металлургия, 1989, 101 с.

3. C. Leygraf, I. Odnevall Wallinder, J. Tidblad, T. Graedel, Atmospheric corrosion, New Jersey, USA, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2016, 380 p.

4. B. Arkles, Silane Coupling Agents: Connecting Across Boundaries, 3rd Edition, Gelest, Inc. Morrisville, PA, USA, 2014, 75 p.

5. 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: 10.17675/2305-6894-2019-8-4-6

6. Handbook of Adhesion Technology, L.F.M. da Silva, A. Ochsner, R.D. Adams Eds., Berlin Heidelberg, Springer–Verlag, 2011, 243 р. doi: 10.1007/978-3-642-01169-6

7. М.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/S0044185619050206

8. N. 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.porgcoat2019.04.004

9. A. 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/coatings11101217

10. М.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/S0044185618050303

11. М.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/S2070205112060081

12. N. 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.2020.105544

13. W.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/s11201-005-4407-6

14. ASTM G50-20. Standard Practice for Conducting Atmospheric Corrosion Tests on Metals, PA, USA, ASTM International, West Conshohocken, 2020, 6 p. doi: 10.1520/G0050-20

15. 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.

16. ГОСТ 1050-2013: Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия, Москва, Стандартинформ, 2014, 32 c.

17. ГОСТ 3640-94: Цинк. Технические условия, Москва, Стандартинформ, 2011, 6 c.

18. ГОСТ 859-2014: Медь марки, Москва, Стандартинформ, 2015, 9 c.

19. ГОСТ Р 9.906-83. Единая система защиты от коррозии и старения. Станции климатические испытательные. Общие требования, Москва, Издательство стандартов, 2004, 18 с.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. Н.Д. Томашев, Г.П. Чернова, Пассивность и защита металлов от коррозии, Москва, Наука, 1965, 208 с. doi: 10.1007/978-1-4684-1728-9

25. М.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/S0044185622050199

26. M.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: 10.17675/2305-6894-2015-4-3-226-234

27. Ю.И. Кузнецов, Физико-химические аспекты ингибирования коррозии металлов в водных растворах, Успехи химии, 2004, 73, no. 1, 79–93. doi: 10.1070/RC2004v073n01ABEH000864

28. E.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_2

29. M. 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/coatings10040362

30. 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.

31. 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/RC2008v077n03ABEH003753