Рассмотрим механизм вытеснения воды с поверхности металла. Полярные маслорастворимые ингибиторы коррозии вытесняют воду с поверхности металла в результате избирательной сорбции на наиболее активных его участках с постепенным распространением по всей поверхности и одновременным закреплением на металле в виде хемосорбционных соединений. Вытеснение воды в этом случае происходит достаточно медленно. Ингибиторы коррозии адсорбционного типа быстрее вытесняют воду с поверхности металла в результате образования с нею водородных связей, солюбилизации, эмульгирования. Вытеснение воды с поверхности металла связано с избирательным смачиванием, адгезией и когезией продукта, его поверхностным натяжением на границе с воздухом и водой, краевыми углами смачивания и другими показателями, характеризующими физико-химическое состояние рассматриваемой системы. Так равновесие системы; не растекающая капля «масла – металл» описывается уравнением Юнга:
где Θ — краевой угол смачивания; σ- поверхностное натяжение на границе раздела; σМеО- «металл-воздух»; σМеЖ- «металл-жидкость»; σЖО- «жидкость-воздух».
Для капли воды (В) на металле можно записать:
При смачивании металла водой краевой угол является мерой смачивания поверхности: при T<90 поверхности называют гидрофильными, они хорошо смачиваются водой; при T>90 поверхности называют гидрофобными с ограниченной смачиваемостью водой.
Предложено условное деление ингибиторов коррозии, на соединения — доноры электронов (анодного действия), акцепторы электронов (катодного действия) и экранирующие ингибиторы, взаимодействие которых с поверхностью металла связано с физическим процессом адсорбции и определяется ван-дер-ваальсовским взаимодействием. Ингибиторы коррозии донорного действия содержат в своем составе группы сильным отрицательным суммарным электронным эффектом: NO2, C=O, SO3H. Электроны этих групп переходят к металлу, становятся частью его электронного газа. На поверхности металла образуется положительный слой диполей, работа выхода электрона уменьшается. При этом изменяются физико-химическая и энергетическая характеристика поверхности металла. В дальнейшем, при макроповерхностных взаимодействиях с другими веществами, основную функцию выполняет хемосорбционная фаза: новые значения работы выхода электрона, свободной поверхностной энергии, энтальпии, энтропии характеризуют уже не металл, а новое химическое соединение этой самостоятельной фазы.
Ингибиторы донорного действия
Ингибиторы донорного действия достаточно полярны и защищают как черные, так и цветные металлы, так как образуемые ими хемосорбционные соединения не растворяются в масле и хемосорбционная фаза имеет значительную энергию связи с металлом. Об образовании хемосорбционных защитных пленок свидетельствуют ярко выраженный «эффект последствия» на черных и цветных металлах, сохранение защитной эффективности пленок при температурах до 180 ºС. В этом случае начинают преобладать продукты взаимодействия металла с кислородом активных групп.
Ингибиторы акцепторного действия
Ингибиторы коррозии акцепторного действия содержат в своем составе группы с положительным суммарным электронным эффектом: NH2, NH, Me, OH. В данном случае поверхность большинства металлов обладает меньшим сродством к электрону. Электроны металла переходят на электронные оболочки молекулы ингибитора, электронная плотность на ее поверхности возрастает, образуется электроотрицательный слой, увеличивающий энергию выхода электрона из металла. Они образуют хемосорбционные соединения с «эффектом последствия» и устойчивые при высоких температурах. Исследования показывают, что во многих случаях атомы азота вступают в координационную связь не непосредственно с атомами металла, а через атомы кислорода, входящие в состав окисных пленок.
Катодные ингибиторы
Большая часть катодных маслорастворимых ингибиторов коррозии хорошо защищает черные металлы, но усиливает химическую и электрохимическую коррозию цветных металлов. Это объясняется тем, что амины, амиды, имиды способны образовывать с ионами меди, свинца, никеля, кобальта, магния и других металлов маслорастворимые комплексные ионные соединения ранее указанных типов.
Энергия связи таких соединений с масляной средой выше, чем со структурной решеткой ювенального металла, в результате чего, особенно при трении, происходит интенсивная коррозия цветных металлов.
Экранирующие ингибиторы
Экранирующие ингибиторы коррозии наименее полярные. Эти ингибиторы образуют адсорбционные пленки, не дающие «эффекта последствия», так как они удаляются растворителями, и не выдерживающие температур более 80 ºС ввиду их тепловой десорбции с металла.
Прежде всего, эти ингибиторы обладают необходимым быстродействием, хорошими водовытесняющими и водоудерживающими свойствами. Кроме того, ингибиторы экранирующего типа синергетически усиливают защитные свойства при сочетании их с донорными или акцепторными ингибиторами или с ними обоими.
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
- Простое решение проблемы образования коррозии металла
- Анализ результатов испытания консервационного масла для защиты от коррозии (Часть 2)
- Физика образования дефекта «Коррозия» на холоднокатаном прокате. Часть 1 — Факторы, влияющие на развитие коррозии
- Физика образования дефекта Коррозия на холоднокатаном прокате. Часть 2 — Кинетика коррозионного процесса
- Влияние хрома на защиту белой жести от коррозии
