Ингибитор коррозии амфотерных металлов в щелочных растворах
Владельцы патента RU 2466211:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к защите металлов от коррозии в щелочных средах с помощью ингибиторов и может быть использовано для изделий из алюминия, цинка и олова при обезжиривании, травлении, промывке, в том числе емкостей, оцинкованных и луженых труб, алюминиевых труб при буровых работах. Ингибитор содержит, мас.%: этиленгликоль 27,0-36,9, силикат натрия 45,5-29,2, калиевую соль 3,5,6-трихлор-4-аминопиридин-2-карбоновой кислоты 27,3-33,5, металлилхлорид 0,2-0,4. Технический результат: повышение степени защиты от коррозии амфотерных металлов. 2 табл.
Изобретение относится к области разработки и использования защиты амфотерных металлов от коррозии в щелочных средах. Оно может быть применено в случае обезжиривания и травления амфотерных металлов, а также в гальванических элементах и аккумуляторах со щелочным электролитом для снижения саморазряда их из-за коррозионного разрушения анодов.
Так, для алюминия известно, что для торможения его коррозии в щелочных растворах предложены сульфитно-целлюлозные щелока, степень защиты которых высока только в достаточно разбавленных щелочных растворах, например в 0,1 М растворе гидроксида натрия, где она составляет 99%, и стремительно снижается при росте концентрации гидроксида натрия, до 0,5-1,0-молярного содержания (степень защиты 39,1-30,8%) [Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. Л.: Химия, 1968, с.87]. Такая незначительная защитная способность не обеспечивает необходимой сохранности металла, растворы с низкой концентрацией щелочи практического значения не находят. Аналогичная ситуация складывается и с другими металлами (цинком и оловом).
Наиболее близким к предлагаемому ингибитору по технической сущности и получаемому эффекту является известный ингибитор трагант, степень защиты которого для алюминия достигает в 0,3 М растворе NaOH 82-87% (там же, с.86). Для защиты цинка и олова трагант еще менее эффективен. Следовательно, известный ингибитор даже в растворах с незначительной концентрацией щелочи не обеспечивает надежной защиты ни для одного из названных металлов. Между тем необходимо повысить степень защиты от коррозии алюминия, цинка и олова в щелочных растворах, содержащих NaOH в концентрациях, более высоких, чем указано ранее.
Для решения поставленной технической задачи было предложено ввести в щелочной раствор добавки четырех веществ, а именно:
этиленгликоль, силикат натрия, калиевая соль 3,5,6-трихлор-4-аминопиридин-2-карбоновой кислоты и металлилхлорид.
При этом не исключалось, что хотя бы некоторые из упомянутых добавок будут оказывать синергическое действие, усиливая антикоррозионное влияние друг друга.
Этиленгликоль имеет следующие строение и состав , силикат натрия - Na2SiO3, 3,5,6-трихлор-4-аминопиридин-2-карбоновой кислоты калиевая соль 
и металлилхлорид 
.
Перечисленные компоненты входят в состав предлагаемого ингибитора в следующих концентрациях, мас.%:
| этиленгликоль | 27,0-36,9 |
| силикат натрия | 45,5-29,2 |
| калиевая соль | 27,3-33,5 |
| металлилхлорид | 0,2-0,4 |
При приготовлении щелочного раствора ингибитора три первых его компонента растворяют каждый в 300 мл раствора NaOH, а металлилхлорид, предварительно растворив в нескольких миллилитрах этилового спирта, вливают в 100 мл того же раствора NaOH и затем смешивают все четыре отдельных раствора, при перемешивании, добавляя в смесь в последнюю очередь металлилхлорид. Для торможения коррозии алюминия, цинка и олова рекомендуется использовать предлагаемый ингибитор в концентрациях 5-12 г/л.
Опыты, проведенные с металлами в щелочных растворах с 0,5-3,0 М растворами NaOH в присутствии известного и предлагаемого ингибиторов, обнаружили многократное преимущество последнего по эффективности защитного действия (таблицы 1 и 2).
Защита от коррозии может быть реализована для алюминия, цинка и олова при таких операциях, как обезжиривание, травление, промывка (в том числе оцинкованных и луженых труб емкостей), а также при буровых работах в случае использования алюминиевых труб. Весьма ценным свойством предлагаемого ингибитора является его способность снижать саморазряд алюминиевых и цинковых анодов в гальванических элементах и аккумуляторах.
Таким образом, предложенный ингибитор представляет собой многофункциональный препарат, предназначенный для достаточно широкого применения.
| Таблица 1 | ||||||||
| Степени защиты от коррозии алюминия, цинка и олова предлагаемым ингибитором (концентрация 10 г/л) | ||||||||
| №№ | Металл | Концентрация компонентов ингибитора, мас.% | Концентрация NaOH, моль/л | t, °C | Степень защиты, % | |||
| этиленгликоль | силикат натрия | калиевая соль | металлилхлорид | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | Аl | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 0,5 | 20 | 93,3 |
| 2 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 0,5 | 20 | 96,9 |
| 3 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 0,5 | 20 | 99,0 |
| 4 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 0,5 | 40 | 89,2 |
| 5 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 0,5 | 40 | 91,1 |
| 6 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 0,5 | 40 | 94,6 |
| 7 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 1,0 | 20 | 92,9 |
| 8 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 1,0 | 20 | 95,4 |
| 9 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 1,0 | 20 | 98,9 |
| 10 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 2,0 | 20 | 88,7 |
| 11 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 2,0 | 20 | 93,1 |
| 12 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 2,0 | 20 | 97,3 |
| 13 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 3,0 | 20 | 89,9 |
| 14 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 3,0 | 20 | 93,9 |
| 15 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 3,0 | 20 | 98,0 |
| 16 | Zn | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 0,5 | 20 | 92,9 |
| 17 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 0,5 | 20 | 93,3 |
| 18 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 0,5 | 20 | 94,0 |
| 19 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 0,5 | 40 | 86,1 |
| 20 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 0,5 | 40 | 88,7 |
| 21 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 0,5 | 40 | 91,2 |
| 22 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 1,0 | 20 | 79,0 |
| 23 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 1,0 | 20 | 82,9 |
| 24 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 1,0 | 20 | 89,2 |
| 25 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 2,0 | 20 | 80,1 |
| 26 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 2,0 | 20 | 83,5 |
| 27 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 2,0 | 20 | 87,7 |
| 28 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 3,0 | 20 | 79,2 |
| 29 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 3,0 | 20 | 83,0 |
| 30 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 3,0 | 20 | 85,1 |
| 31 | Sn | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 0,5 | 20 | 71,7 |
| 32 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 0,5 | 20 | 75,8 |
| 33 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 0,5 | 20 | 77,1 |
| 34 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 0,5 | 40 | 69,2 |
| 35 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 0,5 | 40 | 73,0 |
| 36 | Sn | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 0,5 | 40 | 75,5 |
| 37 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 1,0 | 20 | 78,5 |
| 38 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 1,0 | 20 | 79,9 |
| 39 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 1,0 | 20 | 81,6 |
| 40 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 2,0 | 20 | 73,3 |
| 41 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 2,0 | 20 | 76,7 |
| 42 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 2,0 | 20 | 78,7 |
| 43 | -//- | 27,0 | 45,5 | 27,3 | 0,2 | 3,0 | 20 | 77,0 |
| 44 | -//- | 32,0 | 37,3 | 30,4 | 0,3 | 3,0 | 20 | 78,1 |
| 45 | -//- | 36,9 | 29,2 | 33,5 | 0,4 | 3,0 | 20 | 79,9 |
| Таблица 2 | ||||
| Степени защиты от коррозии алюминия, цинка и олова известным ингибитором (10 г/л) | ||||
| №№ | Металл | Концентрация NaOH, моль/л | t (°C) | Степень защиты Z (%) |
| 1 | Аl | 0,5 | 20 | 81,1 |
| 2 | -//- | 0,5 | 40 | 78,0 |
| 3 | -//- | 1,0 | 20 | 71,7 |
| 4 | -//- | 2,0 | 20 | 65,5 |
| 5 | -//- | 3,0 | 20 | 63,1 |
| 6 | Zn | 0,5 | 20 | 77,1 |
| 7 | -//- | 0,5 | 40 | 75,0 |
| 8 | -//- | 1,0 | 20 | 80,1 |
| 9 | -//- | 2,0 | 20 | 80,9 |
| 10 | -//- | 3,0 | 20 | 81,9 |
| 11 | Sn | 0,5 | 20 | 59,2 |
| 12 | -//- | 0,5 | 40 | 57,3 |
| 13 | -//- | 1,0 | 20 | 57,8 |
| 14 | -//- | 2,0 | 20 | 55,0 |
| 15 | -//- | 3,0 | 20 | 54,5 |
Ингибитор коррозии амфотерных металлов в щелочных растворах, отличающийся тем, что он содержит этиленгликоль, силикат натрия, калиевую соль 3,5,6-трихлор-4-аминопиридин-2-карбоновой кислоты и металлилхлорид при следующих концентрациях компонентов, мас.%:
| этиленгликоль | 27,0-36,9 |
| силикат натрия | 45,5-29,2 |
| калиевая соль | 27,3-33,5 |
| металлилхлорид | 0,2-0,4 |
