О защите меди дикарбоновыми кислотами

В качестве ингибиторов коррозии (ИК) меди в нейтральных хлоридсодержащих растворах исследованы дикарбоновые кислоты и их соли. Одна из них, сукцинат натрия, в боратном буферном растворе (рН 7,4), содержащем 10 ммоль NaCl, уменьшает величину тока пассивации iп и увеличивает потенциал локальной депассивации Е_лд. Натриевые соли смеси алкенилянтарных кислот (НСАЯК) с числом углеродных атомов в алкениле n_c=12–15 (КАП-25) являются более гидрофобными и за счет этого показывают лучшие защитные свойства. В том же растворе они при меньших концентрациях С_ин уменьшают i_п и существенно повышают Е_лд. Другой гидрофобный ИК, тридеканоат натрия с n_c=12, показал лучшую эффективность при стабилизации пассивного состояния меди по сравнению с сукцинатом натрия. Показано, что пассивационные свойства известного ИК олеата натрия, также имеющего двойную связь, и НСАЯК близки. Для сравнения эффективности этих ИК проведены ускоренные коррозионные испытания в условиях влажной атмосферы с ежесуточной конденсацией влаги на образцах меди, запассивированной в водных растворах НСАЯК, олеата или тридеканоата натрия. Показано, что в отсутствии хлоридов лучшие защитные свойства показал раствор НСАЯК, но, если после пассивации медных образцов их на 10 секунд погружали в воду, содержащую 1 г/л NaCl, защитные свойства НСАЯК становились слабее, чем у тридеканоата натрия. Для усиления защиты меди анионами НСАЯК в присутствии хлоридов использовали добавки 2-меркаптобензотиазола (2-МБТ), способного образовывать труднорастворимые комплексы с Cu(I). Исследования проводили методом спектроскопии электрохимического импеданса (СЭИ) и с помощью коррозионных испытаний. Показано, что в растворе 3,5% NaCl, содержащем только НСАЯК, полученные годографы описывались эквивалентной электрической схемой Рэндлса-Эршлера, а в присутствии 2-МБТ добавлялась R_с–C_с цепочка, характеризующая свойства слоя сформированного комплекса. Сравнение рассчитанных значений Rс позволило выявить наилучшие композиции ИК. Показано, что малые добавки 2-МБТ значительно усиливают защитное действие НСАЯК, причем наблюдается синергетический эффект: композиция этих ИК может быть эффективнее самого 2-МБТ, который в нейтральных средах малорастворим. Вывод о взаимном усилении защиты меди этими ИК был подтвержден коррозионными испытаниями.

1. Yu.I. Kuznetsov and L.P. Kazansky, Physicochemical aspects of metal protection by azoles, Russ. Chem. Rev., 2008, 77, no. 3, 219–232. doi: 10.1070/RC2008v077n03ABEH003753

2. N.K. Allam, A.A. Nazeer and E.A. Ashour, A review of the effects of benzotriazole on the corrosion of copper and copper alloys in clean and polluted environments, J. Appl. Electrochem., 2009, 39, 961–969. doi: 10.1007/s10800-009-9779-4

3. M. Finšgar and I. Milošev, Inhibition of copper corrosion by 1,2,3-benzotriazole: A review, Corros. Sci., 2010, 52, 2737–2749. doi: 10.1016/j.corsci.2010.05.002

4. M. Petrović Mihajlović and M.M. Antonijević, Copper Corrosion Inhibitors. Period 2008–2014. A Review, Int. J. Electrochem. Sci., 2015, 10, 1027–1053. doi: 10.1016/S1452-3981(23)05053-8

5. Yu.I. Kuznetsov, Organic corrosion inhibitors: Where are we now? A review. Part II. Passivation and the role of chemical structure of carboxylates, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2016, 5, no. 4, 282–318. doi: 10.17675/2305-6894-2016-5-4-1

6. O.A. Goncharova, A.Yu. Luchkin, N.N. Andreev, Yu.I. Kuznetsov, N.P. Andreeva and S.S. Vesely, Protection of copper by treatment with hot vaporous of octadecylamine, 1,2,3-benzotriazole and their mixture, Mater. Corros., 2018, 70, no. 1, 161–168. doi: 10.1002/maco.201810366

7. Yu.I. Kuznetsov, Triazoles as a class of multifunctional corrosion inhibitors. A review. Part I. 1,2,3-Benzotriazole and its derivatives. Copper, zinc and their alloys, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2018, 3, 271–307. doi: 10.17675/2305-6894-2018-7-3-1

8. E. Rocca, G. Bertrand, C. Rapin and J.C. Labrune, Inhibition of copper aqueous corrosion by non-toxic linear sodium heptanoate: mechanism and ECAFM study, J. Electroanal. Chem., 2001, 503, no. 1–2, 133–140. doi: 10.1016/S0022-0728(01)00384-9

9. P. Wang, R. Qiua, D. Zhanga, Z. Lina and B. Hou, Fabricated super-hydrophobic film with potentiostatic electrolysis method on copper for corrosion protection. Electrochim. Acta, 2010, 56, 517–522. doi: 10.1016/j.electacta.2010.09.017

10. Ю.И. Кузнецов, И.А. Кузнецов и Н.П. Андреева, Формирование адсорбционных слоев на меди из водных растворов лаурата натрия и их защитное действие во влажной атмосфере, Коррозия: материалы, защита, 2017, 4, 26–32.

11. M.O. Agafonkina, Yu.I. Kuznetsov and N.P. Andreeva, Inhibitor Properties of Carboxylates and Their Adsorption on Copper from Aqueous Solutions, Russ. J. Phys. Chem., 2015, 89, no. 6, 1070–1076. doi:10.1134/S0036024415060023

12. J.E.O. Mayne, The mechanism of the inhibition of the corrosion of iron in the pH range 5–13, In Proceed. of the 4th Europ. Symp. on Corros. Inhib. Ferrara (Italy), 1975, 1, 1–5.

13. A.D. Mercer, The properties of carboxilates as corrosion inhibitors for steel and other metals in neutral aqueous solutions, In Proceed. of the 5th Europ. Symp. on Corros. Inhib. Ferrara (Italy), 1980, 2, 563–581.

14. G.T. Hefter, N.A. North and S.H. Tan, Organic corrosion inhibitors in neutral solutions. Part 1. Inhibition of steel, copper and aluminum by straight chain carboxylates, Corrosion, 1997, 53, 657–667. doi: 10.5006/1.3290298

15. K. Aramaki and T. Shimura, Self-assembled monolayers of carboxylate ions on passivated iron for preventing passive film breakdown, Corros. Sci., 2004, 46, 313–328. doi: 10.1016/S0010-938X(03)00156-2

16. P. Taheri, J. Wielant, T. Hauffman, J.R. Flores, F. Hannour, J.H.W. Dewit, J.M.C. Mol and H. Terryn, A comparison of the interfacial bonding properties of carboxylic acid functional groups on zinc and iron substrates, Electrochim. Acta, 2011, 56, no. 4, 1904–1911. doi: 10.1016/j.electacta.2010.10.079

17. U. Rammelt, S. Köhler and G. Reinhard, Electrochemical characterization of the ability of dicarboxylic acid salts to the corrosion inhibition of mild steel in aqueous solutions, Corros. Sci., 2011, 53, 3515–3520. doi: 10.1016/j.corsci.2011.06.023

18. D. Lahem, M. Poelman, F. Atmani and M.G. Olivier, Synergistic improvement of inhibitive activity of dicarboxylates in preventing mild steel corrosion in neutral aqueous solutions, Corros. Eng. Sci. Technol., 2012, 47, 463–471. doi: 10.1179/1743278212Y.0000000030

19. Yu.I. Kuznetsov, Organic corrosion inhibitors: where are we now? A review. Part II. Passivation and the role of chemical structure of carboxylates, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2016, 5, 282–318. doi 10.17675/2305-6894-2016-5-4-1

20. G. Chan-Rosado and M.A. Pech-Canul, Influence of native oxide film age on the passivation of carbon steel in neutral aqueous solutions with a dicarboxylic acid, Corros. Sci., 2019, 153, 19–31. doi: 10.1016/j.corsci.2019.03.033

21. А.М. Семилетов, Ю.И. Кузнецов и А.А. Колесникова, О защите от атмосферной коррозии алюминиевого сплава АД31 антикоррозионной присадкой КАП-25, Коррозия: материалы, защита, 2019, 12, 17–22.

22. R.A. Scherrer and S.M. Howard, Use of distribution coefficients in quantitative structure-activity relationships, J. Med. Chem., 1977, 20, no. 1, 53–58. doi: 10.1021/jm00211a010

23. Yu.I. Kuznetsov, I.A. Kuznetsov and N.P. Andreeva, Adsorption of sodium tridecanoate on copper from aqueous solutions and copper protection from atmospheric corrosion, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2018, 7, no. 4, 648–656. doi: 10.17675/2305-6894-2018-7-4-11

24. А.А. Чиркунов, Д.О. Чугунов и Ю.И.Кузнецов, Влияние винилтриметоксисилана на эффективность пассивирующих пленок на модифицированной фосфонатами поверхности стали, Коррозия: материалы, защита, 2019, 9, 14–18.

25. L.P. Kazansky, I.A. Selyaninov and Yu.I. Kuznetsov, Adsorption of 2-mercaptobenzothiazole on copper surface from phosphate solutions, Appl. Surf. Sci., 2012, 258, 6807–6813. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.03.097.