ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные пути воздействия ПАВ на электродные процессы из "Ингибиторы кислотной коррозии металлов" Ингибиторы коррозии — одно из наиболее экономичных средств защиты металлов. Применение ингибиторов позволяет существенно повысить надежность и долговечность оборудования, не изменяя технологии процесса. Исследование механизма ингибирующего действия различных веществ и разработка на этой основе новых ингибиторов позволяет расширить ассортимент ингибирующих добавок, найти среди них наиболее эффективные, технологичные в производстве. Это, в конечном счете, будет способствовать более полному удовлетворению потребностей различных отраслей народного хозяйства в ингибиторах. [c.4] Несмотря на большое число веществ, применяемых в качестве ингибиторов коррозии, многое в механизме их действия еще остается невыясненным. Запросы практики требуют таких теоретических обобщений, которые позволили бы вести целенаправленный поиск ингибиторов, прогнозировать наличие ингибирующих свойств у еще мало изученных соединений. Несомненно, что проявление ингибирующего эффекта связано с адсорбцией. В то же время количественная взаимосвязь между адсорбцией поверхностно-активных веществ (ПАВ) и их эффективностью как ингибиторов установлена лишь в отдельных случаях. [c.4] Развитие теоретических представлений о механизме ингибирования кислотной коррозии металлов и прогнозирование ингибиторных свойств веществ связаны с экспериментальными разработками в области адсорбции ПАВ на твердых металлах и влиянии ПАВ на кинетику электродных реакций, определяющих скорость коррозии. [c.4] Проблемы, связанные с изучением действия ингибиторов, очень обширны. Мы поставили перед собой задачу осветить лишь отдельные вопросы ингибирования коррозии металлов в растворах кислот. Так, представлялось необходимым, в первую очередь, выяснить закономерности адсорбции ПАВ, известных как ингибиторы коррозии, и обсудить взаимосвязь эффективности ингибиторов с их адсорбцией на металлах. Необходимо также проаналлаировать влияние ингибиторов на механизм и отдельные стадии катодного выделения водорода и анодной ионизации металлов, так как скорости именно этих процессов определяют кинетику и механизм коррозии в кислых средах. На основании выявления количественной связи между адсорбцией и ингибированием оказалось возможным сформулировать основные направления путей поиска новых ингибиторов, а также повышения эффективности известных ингибиторов и их смесей. [c.4] Причиной кислотной коррозии металлов, как и коррозии вообще является термодинамическая неустойчивость металла. Процесс коррозии, протекающий самопроизвольно, сопровождается уменьшением термодинамического потенциала и приводит к получению продуктов более устойчивых, чем металл в исходном состоянии. На основании термодинамических данных, знания электродных потенциалов и состава кислой коррозионной среды можно определить состав и свойства продуктов коррозии. Значительно труднее предсказать реальную скорость коррозионного процесса и прогнозировать срок службы металла. [c.5] Масштабы экономических потерь от кислотной коррозии можно охарактеризовать следующим расчетом. В настоящее время в нашей стране среднегодовое производство проката черных металлов достигло 117—120 млн. т. Безвозвратные потери металла при кислотном травлении в процессе металлообработки, от неполного сбора окалины и отходов метизного производства составляют приблизительно 1,2% от годового производства. Отсюда следует, что только по указанной причине теряется около 1,5 млн. т металла. [c.5] Коррозионное воздействие кислотных растворов можно снизить путем добавления в них ингибиторов. Ингибиторами кислотной коррозии чаще всего являются органические соединения. Ингибирование наблюдается также при добавлении в кислую агрессивную среду некоторых неорганических солей, содержащих либо хорошо адсорбирующиеся анионы, либо обладающих окислительными свойствами, либо образующих трудно растворимые осадки. [c.5] Различные аспекты теории кислотной коррозии, в том числе и вопросы влияния добавок различных веществ на кинетику электродных процессов, рассмотрены в работах А. Н. Фрумкина, Я. М, Колотыр-кина, Л. И. Антропова, С. А. Балезина, 3. А. Иофа, И. И. Путиловой, И. Л. Розенфельда, Н. И. Подобаева, В. В. Кузнецова, В. П. Григорьева, Ю. В. Федорова, А. С. Афанасьева, их учеников и сотрудников. [c.5] Несмотря на широкий фронт исследований и достигнутые практические результаты, многое в механизме действия ингибиторов остается невыясненным. [c.5] Анализ современного состояния проблемы по созданию и изучению ингибиторов коррозии, проведенный Л. И. Антроповым [1], показал, что с достаточной степенью достоверности можно предсказать классы соединений, среди которых следует искать ингибиторы. С использованием достижений электрохимической кинетики появляется возможность наметить пути увеличения эффективности ингибиторов в каждом камкретном случае. [c.5] При достаточно высокой концентрации кислоты реакция (1.2) практически не осложняется транспортными стадиями и протекает в кинетической области. В тех случаях, когда продукты коррозии металла хорошо растворимы и на поверхности не образуется солевых и других осадков, а потенциал металла далек от потенциала, при котором достигается предельный анодный ток, ионизация не осложняется диффузионными стадиями поэтому для описания процесса (1.1) также применимы уравнения электрохимической кинетики. [c.7] В связи с этим рассмотрим более подробно основные представления о кинетике и механизме катодного и анодного процессов, определяющих кислотную коррозию металлов с выделением водорода. [c.7] Катодное выделение водорода. Процесс восстановления ионов водорода, выражаемый суммарной реакцией (1.2), — одна из наиболее интенсивно изучаемых электрохимических реакций. Она служит той моделью, на примере которой установлены общие законы электрохимической кинетики. Механизм катодного выделения водорода детально анализируется во многих обобщающих трудах [2—6]. [c.7] Здесь т]н — перенапряжение водорода, равное —АЕ = к — Ер, где р — равновесный потенциал водородного электрода в данном растворе, Ек — потенциал электрода в условиях протекания катодного тока ак — постоянная, равная Т1н при /к = = 1 А/см = дг н1д lg /к = (Э к/б lg /к — наклон линейного (тафелевского) участка поляризационной кривой. [c.7] Критерием протекания реакции выделения водорода могла бы быть величина Ьк, так как, согласно расчетам, она должна быть различна для разных механизмов. Так, при замедленном разряде с последующими быстрыми стадиями рекомбинации (механизм Фольмера — Тафеля) или электрохимической десорбции (механизм Фольмера — Гейровского) расчетное значение величины Ьк составляет 0,118 В. В случае замедленной рекомбинации с быстрым предшествующим разрядом (механизм Тафеля — Хориути) 6к = 0,029В. Такие низкие значения Ьк характерны для металлов с высокой энергией связи металл — водород Е е-н- Замедленная рекомбинация присуща в основном металлам платиновой группы, для которых часто наблюдаются низкие значения Ьк. [c.7] Для теории замедленной электрохимической десорбции, в зависимости от соотношения скоростей прямой и обратной стадий и величины адсорбции атомов водорода, можно получить различные значения производных. При высоких катодных потенциалах, когда достигается максимально возможная адсорбция атомов водорода, значения производных, рассчитанные по теории электрохимической десорбции, совпадают с теми значениями, которые соответствуют теории замедленного разряда. [c.8] В связи с изложенным очевидно, что простыми и легко доступными экспериментальными критериями механизма протекания реакции (1.2) являются величины производных, характеризующие зависимость кинетических параметров катодного процесса от pH среды. Эти производные дают возможность различить по крайней мере два механизма — разрядный и рекомбинационный. [c.8] Наиболее просто изменить величину 11)1-потенциала путем введения в раствор кислоты различных ПАВ, способных адсорбироваться на металле. Из уравнения (1.12) следует, в частности, что введение в раствор поверхностно-активных катионов, увеличивающих положительное значение г рпотенциала, приведет к снижению /к. Наоборот, добавление поверхностно-активных анионов, увеличивающих отрицательное значение г 1-потенциала, приведет к увеличению /к. Такое влияние ПАВ, предсказываемое теорией, является основой для подбора веществ, способных тормозить катодное выделение водорода, а значит, и служить ингибиторами коррозии. [c.9] Следует отметить, что наличие ПАВ в растворе кислоты может привести также к изменению последовательности стадий реакции выделения водорода, т. е. к изменению механизма катодного процесса. [c.9] Вернуться к основной статье