Спосіб антикорозійного захисту алюмінію та його сплавів

Спосіб антикорозійного захисту алюмінію та його сплавів, що базується на доокисненні поверхні і створенні щільних оксидних шарів з використанням інгібуючої системи, який відрізняється тим, що як інгібуючу систему використовують (0,01÷0,02) % солі NaNO2 і (0,01÷0,02) % поверхнево-активної онієвої солі (C2H5)4NСlO4, яку додають або у водний розчин, у якому витримують об'єкти, або у робоче агресивне середовище, в якому вони знаходяться. (19) (21) u200812804 (22) 03.11.2008 (24) 27.04.2009 (46) 27.04.2009, Бюл.№ 8, 2009 р. (72) КОВБУЗ МИРОСЛАВА ОЛЕКСІЇВНА, UA, БЕДНАРСЬКА ЛІДІЯ МИХАЙЛІВНА, UA, ГЕРЦИК ОКСАНА МИРОНІВНА, UA (73) ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА, UA 3 40716 4 ними окиснювачами, що створюють щільні захис- формування захисних покривів безпосередні оксидні шари. Поряд з цим, хромати належать ньо у агресивних середовищах, що містять інгібідо другого класу отрутохімікатів (ГДК=0,02мг/м3) тор (варіант б). [Захаров Л.Н. Техника безопасности в химичесЗ літературних джерел [Michael L. Free, ких лабораториях. -Л.: Химия, 1985.-С.182] і, як Understanding the effect of Surfactant aggregation виявлено, володіють канцерогенною дією [Ross, on corrosion inhibition of mild steel I acidic medium D.S., Sjogren, R.E., Bartlett, R.J. Behavior of // Corrosion Science. -2002.-Vol. 44.-P.2855-2870] Chromium in Soils: IV. Toxity to Microorganisms // відомо, що поверхнево-активні сполуки біфільної Journal of Environmental Quality. -1981-V.10. -No.2. будови добре адсорбуються на оксидах металів, -P.145-148]. Отже, їх застосування як доокиснюзакріплюючи захисні оксидні шари і, тим самим, вачів металевих поверхонь пов'язане з високою підвищують хімічний опір металевих поверхонь. небезпекою токсикозу у виконуючих антикорозійВиходячи з цього, автори ввели в антикорозійну ний захист. композицію поверхнево-активну сполуку тетраНайближчим за технічною суттю до запропоетиламоній перхлорат (C2H5)4NClO4. нованої корисної моделі - прототипом є спосіб Авторами запропонований склад антикоровведення інгібуючої системи для хімічної обробки зійної композиції - натрій нітрит (0,01÷0,02)% і виробів з алюмінію та його сплавів [RU 227 6698 тетраетиламонійперхлорат (0,01÷0,02)% в обезС1, Состав для химической обработки изделий жиреній воді, як оптимальний для захисту від из алюминия и его сплавов. Каримова С.А., Такорозії кристалічних та аморфних сплавів на осраева Т.И., Павловская Т.Г., Золотарева Л.А.]. нові алюмінію. Система, яка містить хромовий ангідрид, біфтоАлюміній та його сплави відносно легко окисрид калію, гексаціаноферат калію, циклогексиланюються до найвищих оксидів, які пасивують помоній хромовокислий, хромат стронцію, синтаверхню виробів з цих матеріалів. Однак, вже найнол, оксид кремнію та воду, дозволяє одержувати менше механічне навантаження (розтяг, покриття з підвищеними захисними властивостяподряпини, тріщини) знищують тонку (≈10нм) ми і високими показниками адгезії до полімерних оксидну плівку, а, утворена внаслідок цього, ювепокриттів та клеїв. Оскільки дана система, інгібунільна поверхня у контакті з агресивним середоюча корозію алюмінію та його сплавів, містить вищем призводить до прискореної корозії вироканцерогенні хромати, то для використання стабів. новить певну небезпеку для життєдіяльності обКорисна модель ілюструється наступними слуговуючого персоналу, до того ж така система прикладами. достатньо складна. З метою синтезу щільніших і достатньо еласВ основу корисної моделі "Спосіб антикоротичних захисних плівок формування їх проводизійного захисту алюмінію та його сплавів" посталося з водних розчинів NaNO2 та (C2H5)4NClO4 влено задачу удосконалити спосіб шляхом одерпри різних концентраціях та співвідношеннях реажання захисного шару доокисненням алюмінієвих гентів. Плівки формувалися за двома варіантами: поверхонь у водних розчинах з додаванням інгібіa - під час попереднього 30-40хв витримування у торів, що дасть змогу спростити і здешевити проводних розчинах антикорозійної композиції з нацес. ступним висушуванням перед зануренням у етаПоставлене завдання вирішується тим, що у лонний розчин, у якому визначають захисні власспособі антикорозійного захисту алюмінію та його тивості покривів; б - формування захисних плівок сплавів, який базується на доокисненні поверхні і безпосередньо у агресивному середовищі (1,5% створенні щільних оксидних шарів з використанводному NaCl) у присутності компонентів антиконям як інгібуючої системи (0,02-0,04)% солі розійної композиції. Підготовка всіх зразків для NaNO2 і (0,01-0,02)% поверхнево-активної речодослідження однакова: промивання ацетоном, вини (онієвої солі (C2H5)4NClO4), яку додають або висушування обдуванням (25÷30)°С повітрям у водний розчин, у якому витримують об'єкти, або протягом 5-7хв. Оксиданти розчинялися у воді до у робоче середовище, в якому вони знаходяться. 0,01% вмісту. Суттєвими відмінностями від прототипу є: Підтвердженням найактивнішої дії інгібітора, - двокомпонентна різнофункційна антикорозапропонованого авторами є порівняння харакзійна система з оксидуючими і, додатково ізолютеристик, зведених у таблиці. ючими від агресивного середовища, властивос1. Контроль швидкості формування плівок та тями; їх стійкості у корозійних середовищах проводився - нанесення захисних покривів шляхом попеелектрохімічними методами: реєстрація потенціреднього витримування у інгібуючій композиції альних та струмових шумів, циклічна вольтампе(варіант а); рометрія, часова потенціометрія у відсутності зовнішнього потенціалу. 5 40716 6 Таблиця 1. 5-хвилинна зміна потенціальних (Е) та струмових (i) електрохімічних шумів зразків аморфного Аl87,0Y5,0Ni8,0-електроду у 1.5% водному розчині NaCl, витриманого попередньо протягом 12 годин у 0,01% водних розчинах оксидантів (за варіантом а) Окисник Без окисника К2Сr2O7 КМnО4 NaNO2 (C2H5)4NClO4 (C2H5)4NClO4+NaNO2 Е, мВ поч. -20 +125 -75 +136 +152 +143 кінц. +46 +162 +28 +154 +124 +156 З апробованих оксидантів найефектнішими виявилася сіль NaNO2, а також тетраетиламонійперхлорат з подвійною дією, як оксидант з гідрофобним катіоном, що додатково створює на поверхні металу динамічний ізолюючий адсорбційний шар. 2. Результати перевірки стійкості захисного покриття під дією циклічної розгортай потенціалу із швидкістю 20мВ/с у діапазоні -1000÷+400мВ наведені у таблиці 2. Як видно, у випадку сплавів на основі алюмінію результати циклічної вольтамперометрії підтверджують оптимальну захисну дію антикорозійної композиції 0,02% NaNO2 і 0,01% (C2H5)4NClO4 у агресивному водному розчині 0,5М NaCl. [DЕ] 66 37 103 18 29 13 i, мкА/см2 поч. -0,0020 -0,0016 +0,0020 +0,005 +0,000122 +0,002 кінц. -0,000977 +0,000366 +0,000267 -0,0054 -0,0031 +0,0012 [D i] 0,001023 0,0012 0,0017 0,0004 0,003 0,001 3. Результати потенціометричних досліджень захисної дії (за варіантом а) індивідуальних реагентів і їх сумішей на кристалічному Аl 2024-Т3 та аморфних сплавах Al87,0Y5,0Ni8,0, Al86,0Ce6,0Ni8,0 наведені у таблиці 3. Електрохімічні характеристики стійкості захисних шарів, сформованих за варіантом а на різних зразках сплавів алюмінію у 1,5% водному NaCl у початковий момент контакту з середовищем та після досягнення рівноважного стану у відсутності зовнішнього потенціалу. Оптимальний склад інгібуючої корозію суміші складає 0,02% NaNO2 і 0,01% (C2H5)4NClO4 у водному розчині. Таблиця 2. Електрохімічні параметри розчинення аморфного сплаву Al87,0Y5,0Ni8,0 у 1,5М водному розчині NaCl у присутності 4×10-3 М інгібітора (за варіантом б) з врахуванням похибки трьох паралельних вимірів Інгібітор Без інгібітора NaNO2 (C2H5)4NClO4 NaNO2:(C2H5)4NClO4 1:1 № В/А циклу 1 2 3 20 1 2 3 20 1 2 3 20 1 2 3 20 -Eкop., В 134±3,5 720±4,7 732±5,0 752±4,8 788±4,9 650±4,7 515±3,2 362±3,7 670±3,9 751±3,2 727±3,6 721±2,8 620±2,7 510±2,4 513±3,1 330±2,9 iкор.×104, мкА/см2 38,2±3,2 188,5±3,6 501,3±2,6 623,4±3,2 12,4±2,4 35,7±2,8 23,7±3,2 16,2±2,1 32,8±4,1 46,9±3,9 40,7±3,8 43,8±3,8 23,7±1,4 24,6±1,5 16,8±1,6 10,7±0,8 7 40716 8 Таблиця 3. Електрохімічні характеристики стійкості захисних шарів, сформованих за варіантом а на різних зразках сплавів алюмінію у 1,5 % водному розчині NaCl в початковий момент контакту з середовищем та після досягнення рівноважного стану у відсутності зовнішнього потенціалу Аl 2024-Т3 Інгібітор 0,01% NaNO2 0,02% 0,01% ТЕAПХ 0,02% 0,02%0,02% 0,01%ТЕАПХ 0,01% 0,02%NaNO2 0,01% 0,01%0,02% поч. кінц. Е, мВ і, мА/см2 Е, мВ і, мА/см2 -502 -194 -303 -171 -195 -0,0081 -0,0028 -0,0038 -0,0029 -0,0081 -375 -197 -202 -128 -154 -0,0062 +0,004 +0,0006 -0,0026 +0,0011 Al87,0Y5,0Ni8,0 Al86,0Ce6,0Ni8,0 поч. кінц. поч. кінц. 2 Е, 2 Е, 2 Е, Е, мВ і, мА/см i, мА/см i, мА/см і, мА/см2 мВ мВ мВ -420 -0,0044 -427 -0,0055 -165 -0,00047 -264 -0,0005 +133 +0,0051 +156 +0,0033 +128 -0,00038 +112 -0,0004 +128 +0,0017 +173 +0,0023 +125 -0,00032 +119 +0,00021 +150 -0,0025 +149 -0,0012 +132 +0,0005 +127 +0,00046 +146 +0,0012 +148 -0,0018 +119 +0,0006 +122 +0,000512 -202 -0,0018 -153 -0,0031 +106 +0,0011 +112 +0,0018 +128 +0,0002 +128 +0,000108 -173 -0,0017 -174 -0,0029 -102 -0,0026 -97 +98 +0,0020 +101 +0,0013 +130 +0,00020 +119 +0,000183 +0,0017 +143 +0,0023 +109 +0,0012 +125 +0,00023 +118 +0,0002 -104 -0,0018 -102 +0,0016 +146 +0,0013 +175 +0,0012 +141 +0,00019 +129 0,000091 Наведені результати підтверджують одержання передбачуваного технічного результату. Комп’ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601