Химическая энциклопедия

ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ , хим. соединения или их композиции, присутствие к-рых в небольших кол-вах в агрессивной среде замедляет коррозию металлов . Защитное действие И. к. обусловлено изменением состояния пов-сти металла вследствие адсорбции (адсорбц. И. к.) или образования с ионами металла труднорастворимых соединений. Последние образуют на пов-сти пленку, к-рая существенно тоньше конверсионных защитных покрытий (см. Защита от коррозии ). Замедление коррозии происходит из-за уменьшения площади активной пов-сти металла и изменения энергии активации электродных р-ций, лимитирующих сложный коррозионный процесс. И. к. могут тормозить анодное растворение и вызывать пассивацию металла (анодные И. к.), снижать скорость катодного процесса (катодные И. к.) или замедлять оба эти процесса (смешанные И. к.). Защитное действие И. к. количественно оценивают: коэф. торможения g =j₀/j_ин, где j₀ и j_ин - скорости коррозии (или величины, их характеризующие) в исходной и ингибир. среде соотв.; степенью защиты Z = (1 - 1/g).100%; миним. концентрацией И., обеспечивающей заданный уровень Z. В общем случае эффективность ингибирования сильно зависит от состава среды, природы металла и условий процесса (т-ра, давление и т.п.); для кинетич. области протекания процесса обычно справедливо соотношение: g = 10^kDy1 (1 — q)^-1, где q - степень заполнения пов-сти адсорбир. ингибитором, DY₁ - изменение электродного Y₁ - потенциала в адсорбц. слое, k - эмпирич. постоянная, включающая кинетич. параметры электродных р-ций (см. Электрохимическая кинетика ). Адсорбция И. к. и формирование на пов-сти металла труднорастворимых слоев связаны с гидрофобностъю пов-сти и зарядом частиц, их способностью образовывать хим. связи с металлом или продуктами его взаимод. с компонентами агрессивной среды. Как правило, катионоактивные И. к. замедляют активное анодное растворение, т.е. эффективны в области электродных потенциалов, меньших критич. потенциала пассивации, или тормозят катодные р-ции. Для предотвращения питтинговой коррозии более эффективны анионактивные И. к. Часто ионогенные И. к. используют в композиции с разл. добавками для более эффективной защиты металлов в широком диапазоне электродных потенциалов. Окислит. способность И. к. может придать ему высокие защитные св-ва за счет облегчения пассивации металла, но реализация этих св-в сильно зависит от рН среды и наличия в ней агрессивных агентов (активаторов коррозии), в первую очередь анионов Cl^-, Br^-, I^-, CNS^-, HS^- и низших орг. к-т. И. к., не обладающие окислит. св-вами, но образующие труднорастворимые комплексы (соли) с ионами растворяющегося металла, также способны обеспечить пассивацию металла. Именно этим объясняется защита меди и ее сплавов во мн. средах ингибиторами класса азолов (бензотриазолом, бензимидазолом и др.). В случае образования прочной связи орг И. к. с металлом, сопровождающейся гидрофобизацией его пов-сти, пассивация металла м. б. вызвана самой адсорбцией И. к. Связь эффективности разл. И. к. с их хим. структурой описывается на основе принципа линейности своб. энергии при варьировании, напр., заместителя в молекуле (см. Корреляционные соотношения ). Часто наблюдаемая инверсия знака эмпирич. параметра r в ур-ниях типа Гаммета или Тафта объясняется разл. природой адсорбц. связи металл И. к. или сменой лимитирующей стадии гетерог. процесса. При постоянном реакц. центре в молекуле И. к., к-рым обычно является полярная группа, варьирование заместителя изменяет защитное действие. Это изменение м. б. представлено в виде суммы независимых составляющих взаимод. заместителя с реакц. центром электронных, стерических и сольватационных. Соотношение вкладов этих составляющих, как и тип электронного взаимод. (индукционное, мезомерное), зависит от природы металла, И. к. и р-рителя Специфичность действия И. к. во многом определяется рН среды. Выделяют след. типы И. к.: 1. Ингибиторы кислотной коррозии. Применяются при кислотном травлении и очистке пов-сти металлич. изделий; для повышения эффективности химических источников тока; для защиты оборудования и трубопроводов газо-, нефтедобывающей или перерабатывающей пром-сти. Обычно используют катодные или смешанные И. к., существенно замедляющие выделение Н₂. Среди них наиб. эффективны амиды и амины или их производные, в т.ч. гетероалкилированные, четвертичные соед. аммония и фосфония, высокомол. и ацетиленовые спирты, нек-рые альдегиды и мн. серосодержащие соединения. 2. Ингибиторы для нейтральных сред. Защищают разл. системы охлаждения и пром. водоснабжения, емкости балластной морской воды на судах и плавучих доках; предотвращают коррозию металлич. изделий при хранении и транспортировке. В последнем случае И. к. наносят на пов-сть металла в виде р-ра или вводят как компонент лакокрасочного или воскового покрытия (контактные И. к.). Т. наз. летучие И. к. насыщают своими парами замкнутое пространство и адсорбируются на металле. В нейтральных средах шире, чем в кислых, применяют анодные и смешанные И., способствующие образованию устойчивого пассивного состояния металла благодаря облагораживанию потенциала питтингообразования. Такими И. к. являются хроматы, фосфаты, молибдаты, нитриты и др. соли неорг. к-т, алкил- или арилкарбоксилаты, аминокислоты, сульфонаты и алкилфосфаты. Хотя поверхностная активность И. к. однозначно не характеризует его эффективность, лучщую защиту обеспечивают анионы орг. к-т с числом углеродных атомов порядка 10-12, способные образовывать полимолекулярные адсорбц. слои. При высоких степенях заполнения q тормoзится и диффузионная стадия процесса - подвод О₂ к металлу, к-рая часто лимитирует катодную р-цию. Эффективными катодными И. в нек-рых средах являются катионы металлов, связывающиеся в малорастворимые гидроксиды (Zn²⁺, Ca²⁺ и др.), а также их комплексные соед., в первую очередь с полифосфатами и фосфонатными комплексонами. 3. Ингибиторы щелочной коррозии. Используются при щелочной обработке амфотерных металлов, в моющих составах, для уменьшения саморазряда щелочных хим. источников тока, защиты выпарного оборудования. Здесь адсорбц. И. к. применяют редко, но их сочетание с катионами или комплексонатами нек-рых металлов способно резко повысить эффективность защиты. Большое число используемых И. к. обусловлено не только недостаточной универсальностью их защитного действия, но и жесткими требованиями технол., экономич. и экологич. характера, существенно различающимися в конкретных случаях применения. Так, ингибиторы кислотной коррозии должны одновременно препятствовать наводороживанию металла и уносу паров травильных ванн, не замедлять удаление окалины, быть устойчивыми к воздействию окислителей, не ухудшать сцепление разл. покрытий с металлом при их послед. нанесении и т.п. Высокое давление насыщ. паров нек-рых И. к., полезное в определенных пределах для борьбы с атмосферной коррозией , недопустимо при использовании этих И. к. в оборотных охлаждающих системах, где они должны обладать антинакипным и бактерицидным действием. Необходимость совместимости И. к. с компонентами среды очевидна, но ее трудно достичь без варьирования состава И. к. при их применении, напр., в водно-орг. антифризах, жесткой воде, р-рах сильных к-т, моющих или полировальных составах. В связи с этим все шире используют комбинир. методы, в к-рых применение И. к. сочетают с электрохимической защитой (обычно катодной), нанесением защитных покрытий или применением таких конструкц. материалов, защита к-рых легче обеспечивается И. к. Эффективность комбинир. защиты часто превышает суммарный эффект, определяемый применением каждого из методов в отдельности. Лит.: Алцыбеева А. И., Левин С. 3., Ингибиторы коррозии металлов Справочник, Л., 1968; Григорьев В. П., Экилик В. В., Химическая структура и защитное действие ингибиторов коррозии, Ростов-н/Д., 1978; Итоги науки и техники. Сер. Коррозия и зашита от коррозии, т. 7, М., 1978, Антропов Л. И., Макушин Е. М., Панасенко В. Ф., Ингибиторы коррозии металлов, К., 1981, Богданова Т. И., Шехтер Ю. Н., Ингибированные нефтяные составы для зашиты от коррозии, М., 1984, Розенфельд И. Л., Персианцева В. П., Ингибиторы атмосферной коррозии М., 1985 Ю. И. Кузнецов.