CC BY
5
УДК 620.197.3
Лучкина В.А., Кузнецов Ю.И., Вершок Д.Б., Чиркунов А.А.
Послойное формирование защитных слоев органических ингибиторов коррозии на поверхности технически чистого магния
Лучкина Виктория Александровна — к.х.н. научный сотрудник лаборатории физико-химических основ ингибирования коррозии металлов;
Кузнецов Юрий Игоревич — д.х.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории физико-химических основ ингибирования коррозии металлов, руководитель научного направления «Химическое сопротивление материалов, защита металлов и других материалов от коррозии и окисления»;
Вершок Дмитрий Борисович — к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории физико-химических основ ингибирования коррозии металлов;
Чиркунов Александр Александрович — к.х.н., ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией физико-химических основ ингибирования коррозии металлов
ФГБУН Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук, Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4
В настоящей работе исследовано влияние послойной модификации в растворах олеата натрия и 8-гидроксихинолина на коррозионную стойкость технически чистого магния с различной толщиной и составом оксидно-гидоксидного слоя. Показано, что последовательная адсорбция ингибиторов из водных растворов на химически обезжиренном магнии обеспечивает продолжительную защиту металла во влажной атмосфере, при этом наблюдается важная роль определенной последовательности в нанесении веществ. Ключевые слова: магний, ингибиторы коррозии, атмосферная коррозия, олеат натрия, 8-гидроксихинолин
Layer-by-layer formation of organic corrosion inhibitors on the technically pure magnesium surface
Luchkina V.A., Kuznetsov Yu.I., Vershok D.B., Chirkunov A.A.
Federal State Budgetary Institution of Science, Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences, 119071 Moscow, Russia, Russia, 119071, Moscow, Leninsky prospect, 31, building 4
In the present work influence of layer-by-layer modification in solutions of sodium oleate and 8-hydroxyquinoline on corrosion resistance of technically pure magnesium with different thickness and composition of oxide-hydoxide layer has been investigated. It is shown that sequential adsorption of inhibitors from aqueous solutions on chemically degreased magnesium provides prolonged protection of metal in a humid atmosphere and an important role of certain sequence in application of substances is observed.
Keywords: magnesium, corrosion inhibitors, atmospheric corrosion, sodium oleate, 8-hydroxyquinoline
Перспективным и активно развивающимся способом повышения эффективности действия ингибиторов коррозии (ИК) является использование технологии послойной модификации поверхности («1ауег-Ьу-1ауег») в растворах ИК. Преимущества этого метода связаны с возможностью получения более эффективных и многофункциональных покрытий. Подобрав соответствующие
модификаторы, можно сформировать системы покрытий способные повысить коррозионную стойкость, обеспечить антибактериальную защиту, биосовместимость, а в ряде случаев и придать покрытию способность к самозалечиванию [1]. К достоинствам этого метода можно отнести и возможность формирования бездефектных покрытий, за счет большого количества перекрывающих друг друга слоев, что положительно сказывается на стойкости магниевых сплавов.
Ранее, при исследовании смесевых ИК [2] было показано, что на Мг90 с воздушно-образованным оксидом наибольшими защитными свойствами обладала смесь 13 мМ олеата натрия (ОлН) и 3 мМ 8-гидроксихинолина (8-ГОХ). Поэтому в настоящей работе исследовано защитное последействие этих соединений при их послойном нанесении на поверхность Мг90. Для сравнительной оценки
эффективности послойной модификации были также получены соответствующие данные для слоев отдельных ингибиторов коррозии. Для послойной модификации использовались 3 типа образцов и электродов Мг90:
1. С воздушно-образованной оксидно-гидроксидной пленкой (ВО).
2. С оксидно-гидроксидной пленкой, образованной в процессе 10-минутного щелочно-фосфатного обезжиривания (Фос) [3].
3. С оксидно-гидроксидной пленкой, химически образованной в 5 М №ОН (Окс).
Защитное действие сформированных пленок оценивали посредством снятия анодных поляризационных кривых, методом спектроскопии электрохимического импеданса (СЭИ) и прямых коррозионных испытаний при периодической конденсации влаги. Во всех электрохимических исследованиях рабочим раствором служил боратный буфер рН 9.2 с добавлением 1 мМ №С1 и естественной аэрацией.
Проведенные испытания показали (Рис. 1), что, обработка технически чистого магния с естественной оксидной пленкой сначала в водном растворе 13 мМ ОлН, а затем в растворе 3 мМ 8-ГОХ обеспечивает более эффективную защиту, чем их отдельные слои.
Было установлено, что последовательность нанесения ингибиторов играла большую роль: если сплав обработать сначала в растворе хелатореагента, а после нанести карбоксилат, то защитное действие такого покрытия будет значительно ниже.
Рис. 1. Анодные поляризационные кривые Мг90 с оксидно-гидроксидным слоем а — ВО, б — Фос, в — Окс, в боратном буфере (рН 9,2) + 1 мМЫаС1 без —
1 и после 10 мин пассивации в растворах ИК: 2 — 13 мМ ОлН; 3 - 3 мМ 8-ГОХ; 4 — 13 мМ ОлН + 3 мМ 8-ГОХ; 5 — 13 мМ ОлН // 3 мМ 8-ГОХ;
6 — 3 мМ 8-ГОХ //13 мМ ОлН. («+» — смесевая композиция, «//» — послойное нанесение)
Химоксидирование Мг90 в 5 М растворе щелочи существенно повышает эффективность пленок индивидуальных соединений и особенно 8-ГОХ. Это подтверждается данными СЭИ и результатами прямых коррозионных испытаний. Однако, в случае послойной модификации увеличение толщины
подслоя Mg(OH)2 существенного влияния не оказывало. Тем не менее, согласно коррозионным данным максимальную по продолжительности защиту обеспечивали двухслойные покрытия 13 мМ ОлН с 3 мМ 8-ГОХ по сравнению с индивидуальными слоями не зависимо от предварительной подготовки (Рис.2).
Рис. 2. Результаты коррозионных испытаний образцов Мг90 без (1) и после пассивации в растворах ингибиторов коррозии (t¡ушки 20°С): 2 — 13 мМ ОлН; 3 — 3 мМ 8-ГОХ; 4 — 13 мМ ОлН + 3 мМ 8-ГОХ; 5 — 3 мМ 8-ГОХ //13 мМ ОлН 6 — 13 мМ ОлН // 3 мМ 8-ГОХ
(« + » — смесевая композиция, «//» — послойное нанесение)
Заключение
Последовательная адсорбция сначала олеата натрия, а затем 8-оксихинолина из водных растворов на химически обезжиренном Мг90 обеспечивает продолжительную защиту металла во влажной атмосфере, при этом важна последовательность в нанесении ингибиторов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке
Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (122011300078-1)
Список литературы:
1. He LJ., Shao Y., Li SQ., Cui LY., Ji XJ., Zhao YB., Zeng RC. Advances in layer-by-layer self-assembled coatings upon biodegradable magnesium alloys // Science China-Materials. 2021. Vol. 64. №9. P. 2093-2106. DOI: 10.1007/s40843-020-166
2. Огородникова В.А., Кузнецов Ю.И., Чиркунов А.А. Ингибирование коррозии сплава Мг90 композициями на основе олеата натрия. Ч. II. Хелатореагенты и триалкоксисиланы // Коррозия: материалы защита. 2020. №9. С. 18-24. doi:10.31044/1813-7016-2020-0-9-18-24
3. Luchkina V.A., Kuznetsov Yu.I., Vershok D.B., Chirkunov A.A., Salavatov N.A., Dement'eva O.V. Corrosion inhibition of Mg90 alloy by mixtures based on sodium oleate. Influence of oxide film thickness // Int. J. Of Corras. And Scale Inhib. 2020. Vol. 9. №4, P. 16071629. doi:10.17675/2305-6894-2020-9-4-26
