Ингибитор коррозии латуни

Изобретение относится к металлургии, в частности к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов. Предлагается применять вещество класса тиазолидинов

3-N-(n-нитрофенил)-аминометилен-5(n-бромбензилиден)-тиазолидион-2,4 (НАБТ) в качестве ингибитора коррозии латуней в щелочных и кислых средах. Технический результат: повышение степени защиты в полиметаллических системах с другими металлами, в частности, со сталью, НАБТ малотоксичен, не разрушается при длительном применении в кислых и гликолевых средах, многофункционален. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к области изыскания ингибиторов коррозии сплавов на основе меди.

Известно соединение 2-меркаптобензотриазол, являющееся ингибитором коррозии. Недостатком является высокая стоимость и малая растворимость данного вещества, которая падает с уменьшением рН /1/.

Наиболее близким является представитель класса азолов - бензотриазол (БТА) C₆H₅N₃. Данное вещество хорошо изучено, оно дает, большой защищающий эффект в слабощелочных и нейтральных средах. Предупреждает оно и обесцинкование (специфическое разрушение латуней), снижая коэффициент обесцинкования (Z_Zn). Однако по мере роста кислотности раствора К.З. (коэффициент защиты) уменьшается, а при рН 2 БТА является стимулятором коррозионных процессов. Объяснение ослабления защитных свойств данного ингибитора в кислотных средах заключается в условиях образования поверхностных пленок - азолятов меди. На поверхности латуни в нейтральных средах образуется слой закиси меди Сu₂О, который и предупреждает обесцинкование. Но в кислых средах это соединение является нестабильным, поэтому образование азолятов затруднено /2/.

Задачей изобретения является улучшение свойств ингибитора коррозии латуней, обеспечивающих высокую степень защиты в полиметаллических системах с другими металлами, в частности со сталью, малотоксичных, не разрушающихся при длительном применении в кислых и гликолевых средах, многофункциональных. Она решается применением в качестве ингибитора 3-N(n-нитрофенил)-аминометилен-5(n-бромбензилиден)-тиазолидиона-2,4(НАБТ), соединения класса тиазолидинов.

В настоящее время в медицинской практике широко применяются лекарственные средства, содержащие тиазолидиновый цикл: природные и полусинтетические пенициллины, антигельминтики, стимуляторы лейкопоэза, противоопухолевые препараты. С целью расширения ряда соединений, обладающих потенциальной биологической активностью, синтезированы продукты аминоаминометилирования производных тиазолидиндиона-2,4. В их числе НАБТ получен конденсацией эквимолярных количеств ароматических аминов и 5-производных тиазолидиона-2,4 при нагревании на сетке с обратным холодильником в среде этанола /2/.

НАБТ как вещество, сходное по структуре и свойствам с БТА, был исследован в качестве ингибитора коррозии и дал хорошие результаты не только в щелочной, но и в кислой среде.

В системе охлаждения силовых установок используются детали из различных материалов, таких как алюминий и его сплавы, латунь, чугун, сталь, в качестве припоев используются сплавы олова и свинца. В деталях из латуни наиболее коррозионно-уязвимыми участками являются паяные соединения латунных трубок. Присутствие солей, антифризов, распад гликолей, плохо промытая система охлаждения служат причиной повышенной кислотности. Усиливают коррозию латуней температура эксплуатации, аэрация, побочные продукты коррозии, напряжение в металлах, условия эксплуатации.

В основе представлений о механизме защиты металлов от коррозионных разрушений ингибиторами лежат единые представления о течении этих процессов на поверхности двух фаз: твердой (металл) и жидкой (охлаждающая жидкость). Первичным актом ингибирующего действия соединений является адсорбция, которая зависит от заряда поверхности металла, т.е. адсорбата и заряда адсорбента, т.е. ингибитора. Изучение электрических свойств обоих компонентов подтверждает преимущество органических соединений в качестве ингибиторов, содержащих по крайней мере одну полярную группу азота, серы, кислорода, в некоторых случаях селена и фосфора.

Сравнительные коррозионные испытания показали, что обесцинкование α-латуней уменьшается при легировании их S, P, As, Sb, Bi, поэтому можно было предположить, что введение этих элементов в органические соединения будут предотвращать коррозию латуни. Предварительные коррозионные испытания позволили выбрать соединение класса тиазолоидинов, содержащее два гетероатома (серу и азот) и большую цепь сопряжений. Высокая электронная плотность предполагает хорошую адсорбционную способность, возможность образования связей с ионами металлов; образование как катионных, так и анионных комплексов. Исследования проводились в средах, соответствующих условиям работы системы охлаждения: в водной, в системе вода-этиленгликоль и в тосоле.

В процессе проведения эксперимента снимали анодные и катодные поляризационные кривые, где видно торможение как анодного, так и катодного процесса. Эффективное снижение емкости двойного электрического слоя объясняется сильным π-взаимодействием с поверхностью электрода, т.е. хемосорбцией. При малых концентрациях НАБТ наблюдается пик десорбции, при 50 мг/л пик десорбции отсутствует НАБТ относится к адсорбционным ингибиторам и образует комплексы с продуктами коррозии металлов, что делает пленку более прочной и устойчивой в кислых средах. Присутствие ингибитора способствует и удалению накипи с исследуемой поверхности, что важно, так как накипь снижает мощность двигателя и вызывает перерасход топлива.

Таким образом, технический результат достигается применением соединения класса тиазолидинов (3-N(n-нитрофенил)-аминометилен-5(n-бромбензилиден)-тиазолидион-2,4) в качестве ингибитора коррозии латуней в щелочных и кислых средах.

С увеличением концентрации НАБТ защитные свойства усиливаются, однако увеличение концентрации с 50 до 100 мг/л скорость коррозии и коэффициент обесцинкования не изменяет. Таким образом, НАБТ является ингибитором коррозии латуней смешанного анодно-катодного действия. Добавление его в концентрации 50 мг/л к щелочным, нейтральным и кислым растворам не только значительно подавляет саморастворение промышленной латуни Л 68, но и снижает опасность обесцинкования. Как видно из таблицы, К.з. во всех средах близок 99%, a Z_Zn стремится к единице, в то время как у БТА в кислых средах К.з. от 45 до -300%, а коэффициент обесцинкования от 5,7 до 140,0.

Хорошее защитное действие оказывает НАБТ и на другие материалы, используемые в системах охлаждения, особенно на сталь, так как ее коррозию в контакте усиливает латунь. Результаты приведены в таблице.

Источники информации

1. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. М.: Химия. - 1977. - 352 с.

2. Цуркан А.А. Синтез биологически активных производных селеномочевины, селеносемикарбазида и их тиоаналогов: Диссертация доктора фарм. наук: 15.00.02 - Рязань, 1980. - 478 с.

Результаты коррозионных испытаний латуни Л 68 в различных средах (К-З. - коэффициент защиты от коррозии; ZZn - коэффипиент обесцинкования)
	НАБТ-50 мг/л К.3.% рН*7.5-10.0 рН 2	НАБТ-50 мг/л ZZn pH*7.5-10.0 pH 2	БТА-50 мг/л К.3.% pH*7.5-10.0 pH 2	БТА-50 мг/л ZZn pH*7.5-10.0 pH 2
водная среда при 90°С	98	96	1,2	1,8	98	-300	1,8	5,7
тосол при 120°С	99	98	1,4	2,0	98	-85	1,7	120
вода-этиленгликоль при 120°С	99	92	1,2	2,0	99	45	1,2	140
* pH водной среды - 7,5; pH тосола - 10; pH системы вода-этиленгликоль - 7,7.
Результаты коррозионных испытаний стали Сr 20 в различных средах
	НАБТ-50 мг/л К.3.% pH* 7.5-10 рН 2	БТА-50 мг/л К.3.% pH 7.5-10 pH 2
водная среда при 90°С	97	90	80	45
тосол при 120°С	98	82	95	45
вода-этиленгликоль при 120°С	98	82	89	50
* pH водной среды - 7,5; pH тосола - 10; pH системы вода-этиленгликоль - 7,7.

Применение вещества класса тиазолидинов

3-N(n-нитрофенил)-аминометилен-5(n-бромбензилиден)-тиазолидион-2,4 в качестве ингибитора коррозии латуней в щелочных и кислых средах.