Влияние медно-цинковых хелатных комплексов нитрило-трис-метиленфосфоновой кислоты на коррозионно-электрохимическое поведение стали в водной среде

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Влияние комплексных соединений Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3]·13H2O с хелатной структурой на коррозионно-электрохимическое поведение стали 20 в среде боратного буферного раствора при pH 7.4 и естественной аэрации изучено потенциодинамическим методом, методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии поверхности с микроанализом. Установлено, что ингибитор исследованного типа обладает наилучшими защитными свойствами при соотношении Cu:Zn = 1:3. Оптимальная концентрация ингибиторов исследованного типа составляет 1 ммоль·дм–3. Обсужден механизм ингибирующего действия гетерометаллических ингибиторов рассмотренного типа. Синергический эффект действия ионов [CuN(CH2PO3)3]4– и [ZnN(CH2PO3)3]4– проявляется в области потенциалов –0.8÷–0.1 В (х.с.э.). На поверхности стали образуются наночастицы металлической меди, стимулирующие процесс выделения в приповерхностный слой коррозионной среды ионов Fe2+. Взаимодействие ионов Fe2+ с ионами ингибитора [ZnN(CH2PO3)3]4– приводит к формированию на поверхности стали слоя труднорастворимого комплекса [Zn1/2Fe1/2(H2O)3N(CH2PO3)3]n.

全文:

受限制的访问

作者简介

Игорь Жилин

АО «Ижевский электромеханический завод «КУПОЛ»; Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0009-0008-2380-1050
俄罗斯联邦, 426033, г. Ижевск, ул. Песочная, д. 3; 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

Фёдор Чаусов

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

编辑信件的主要联系方式.
Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0003-4950-2370
Scopus 作者 ID: 6602129105
Researcher ID: ABH-2695-2020

д.х.н.

俄罗斯联邦, 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

Наталья Ломова

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-6568-4736

к.ф.-м.н.

俄罗斯联邦, 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

Ирина Казанцева

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0003-4556-3854
俄罗斯联邦, 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

Никита Исупов

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-2515-8117
俄罗斯联邦, 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

Василий Воробьёв

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-9401-0802

к-ф.-м.н.

俄罗斯联邦, 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

Игорь Аверкиев

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0001-9952-8363
俄罗斯联邦, 426068, г. Ижевск, ул. Татьяны Барамзиной, д. 34

参考

  1. Chausov F. F., Kazantseva I. S., Reshetnikov S. M., Lomova N. V., Maratkanova A. N., Somov N. V. Zinc and cadmium nitrilotris(methylenephosphonate)s: A comparative study of different coordination structures for corrosion inhibition of steels in neutral aqueous media // ChemistrySelect. 2020. V. 5. N 43. P. 13711–13719. https://doi.org/10.1002/slct.202003255
  2. Жилин И. А., Чаусов Ф. Ф., Ломова Н. В., Казанцева И. С., Исупов Н. Ю., Аверкиев И. К. Влияние хелатного комплекса нитрило-трис-метиленфосфоновой кислоты с медью на коррозионно-электрохимическое поведение углеродистой стали в водной среде // ЖПХ. 2023. Т. 96. № 2. С. 184–199. https://doi.org/10.31857/S004446182302007X https://www.elibrary.ru/oulzrw [Zhilin I. A., Chausov F. F., Lomova N. V., Kazantseva I. S., Isupov N. Yu., Averkiev I. K. Impact of the chelate complex of nitrilotris(methylenephosphonic acid) with copper on the corrosion-electrochemical behavior of carbon steel in an aqueous medium // Russ. J. Appl. Chem. 2023. V. 96. N 2. P. 176–189. https://doi.org/10.1134/S1070427223020089].
  3. Kuznetsov Y. I., Redkina G. V. Thin protective coatings on metals formed by organic corrosion inhibitors in neutral media // Coatings. 2022. V. 12. N 2. ID 149. https://doi.org/10.3390/coatings12020149
  4. Holmes W. Silver staining of nerve axons in paraffin sections // The Anatomical Record. 1943. V. 86. P. 157–187. https://doi.org/10.1002/ar.1090860205
  5. Biesinger M. C. Advanced analysis of copper X-ray photoelectron spectra // Surf. Interf. Anal. 2017. V. 49. P. 1325–1334. https://doi.org/10.1002/sia.6239
  6. Grosvenor A. P., Kobe B. A., Biesinger M. C., McIntyre N. S. Investigation of multiplet splitting of Fe2p XPS spectra and bonding in iron compounds // Surf. Interf. Anal. 2004. V. 36. P. 1564–1574. https://doi.org/10.1002/sia.1984
  7. Чаусов Ф. Ф., Казанцева И. С., Ломова Н. В., Холзаков А. В., Шабанова И. Н., Суксин Н. Е. Термохимическое поведение кристаллических медно-цинковых комплексов нитрило-трис-метиленфосфоновой кислоты // ЖПХ. 2022. Т. 95. № 4. C. 458–467. https://doi.org/10.31857/S0044461822040065 https://www.elibrary.ru/dgyksg [Chausov F. F., Kazantseva I. S., Lomova N. V., Kholzakov A. V., Shabanova I. N., Suksin N. E. Thermochemical behavior of crystalline copper–zinc complexes of nitrilotris(methylenephosphonic) acid // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. N 4. P. 519–528. https://doi.org/10.1134/S1070427222040073].

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Anodic branches of polarization curves of steel at pH 7.4 and temperature of 25°C in the presence of Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3]·13H2O complexes with the ratio Cu:Zn = 3:1 (a), 1:1 (b) and 1:3 (c). Different curves correspond to the indicated values ​​of Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3]·13H2O concentration in the reaction medium сinh.

下载 (288KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Anodic branches of polarization curves of steel at pH 7.4 and temperature of 25°C in the presence of 1.0 mmol dm–3 of Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3]×13H2O complexes with different Cu:Zn ratios, as well as previously known inhibitors Na4[ZnN(CH2PO3)3]×13H2O (Cu:Zn = 0:1) and Na4[CuN(CH2PO3)3]×13H2O (Cu:Zn = 1:0).

下载 (83KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependence of the conditional efficiency of inhibition of anodic dissolution of steel Z* on the Cu:Zn ratio in the Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3]·13H2O complex at its concentration of 1 mmol·dm–3.

下载 (35KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Micrographs of the surface of steel 20 samples polarized at different potentials (CSE) in the presence of 1.0 mmol dm–3 of the inhibitor Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O with a Cu:Zn ratio of 1:3; magnification 40,000×. The sample potential is –0.8 (a), –0.68 (b), –0.55 (c), –0.38 (d), +0.21 (d), +1.2 V (e). In the images obtained using the Everhart-Thornley secondary electron detector, lighter areas correspond to the content of heavier elements (primarily Cu), and the dark background to the content of lighter elements (mainly Fe).

下载 (553KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Dependences of the average size of copper particles on the sample surface ⟨d⟩ (a), atomic fractions c of Fe, O and Cu in the composition of the surface layer (about 1 μm) of the sample and the anodic current i (b) on the sample potential E in the presence of 1.0 mmol dm–3 of the inhibitor Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O with a ratio of Cu:Zn = 1:3.

下载 (85KB)
索引源数据
7. Fig. 6. X-ray photoelectron spectra in the ranges of binding energy EB corresponding to the spectra of Cu2p and Zn2p photoelectrons, obtained from the surface of samples polarized in a corrosive environment with the addition of 1.0 mmol dm–3 of Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O complexes at Cu:Zn = 3:1 (a) [sample potential E = –0.80 (1), –0.66 (2), –0.55 (3), –0.35 (4), +0.20 (5), +1.20 V (c.s.e.) (6)]; Cu:Zn = 1:1 (b) and Cu:Zn = 1:3 (c) [sample potential E = –0.66 (1), –0.55 (2), –0.35 (3), +0.20 (4), +1.20 V (c.s.e.) (5)].

下载 (339KB)
索引源数据
8. Fig. 7. X-ray photoelectron spectra in the ranges of binding energy EB corresponding to the spectra of O1s and Fe2p photoelectrons, obtained from the surface of samples polarized in a corrosive environment with the addition of 1.0 mmol dm–3 of Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O complexes at Cu:Zn = 3:1 (a) [sample potential E = –0.80 (1), –0.66 (2), –0.55 (3), –0.35 (4), +0.20 (5), +1.20 V (c.s.e.) (6)]; Cu:Zn = 1:1 (b) and Cu:Zn = 1:3 (c) [sample potential E = –0.66 (1), –0.55 (2), –0.35 (3), +0.20 (4), +1.20 V (c.s.e.) (5)].

下载 (265KB)
索引源数据
9. Fig. 8. X-ray photoelectron spectra in the binding energy range EB corresponding to the spectrum of P2p photoelectrons, obtained from the surface of samples polarized in a corrosive environment with the addition of 1.0 mmol dm–3 of Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O complexes at Cu:Zn = 3:1 (a) [sample potential E = –0.80 (1), –0.66 (2), –0.55 (3), –0.35 (4), +0.20 (5), +1.20 V (c.s.e.) (6)]; Cu:Zn = 1:1 (b) and Cu:Zn = 1:3 (c) [sample potential E = –0.66 (1), –0.55 (2), –0.35 (3), +0.20 (4), +1.20 V (c.s.e.) (5)].

下载 (223KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Composition profiles by the depth of the surface layers of steel 20 samples polarized in a corrosive environment with the addition of 1.0 mmol dm–3 of the Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O complex with a Cu:Zn ratio of 1:3 at different potentials: –0.38 (a), +0.21 (b) and +0.68 V (chemically stable electrochemical cell) (c).

下载 (156KB)
索引源数据
11. Formula (I)

下载 (87KB)
索引源数据
12. Formula (II)

下载 (68KB)
索引源数据
13. Fig. 10. Proposed models of the structure of the surface layer of steel 20 at different potentials. CuZnNTP — Na4[(Cu,Zn)N(CH2PO3)3] 13H2O, FeZnNTP — [Zn1/2Fe1/2(H2O)3NH(CH2PO3H)3]n.

下载 (272KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024