Ингибитор микробиологической коррозии кадмированной стали
Изобретение относится к защите от коррозии деталей машин, конструкций и сооружений из кадмированных углеродистых и низколегированных сталей, которые контактируют с водными растворами солей, кислот, сточными водами, морской водой, увлажненными почвами. В качестве ингибитора коррозии кадмированной в его присутствии стали в водно-солевой среде, содержащей сульфатредуцирующие бактерии, применяют производное антипирина общей формулы:
где R: -Н; -СН3; -С2Н5; -С3Н7; -С4Н9; -С5Н11; -С6Н5; -С6Н13. Технический результат: повышение коррозионной стойкости стали с кадмиевым покрытием, с включенным в него в процессе электроосаждения производным антипирина, к воздействию сульфатредуцирующих бактерий в водно-солевой среде. 9 табл.
Реферат
Изобретение относится к защите деталей, машин, конструкций и сооружений из кадмированных углеродистых и низколегированных сталей, которые по условиям эксплуатации контактируют с водными растворами солей, кислот, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами, морской водой, а также увлажненными почвами. В этих случаях на поверхности стали с Cd-покрытием часто складываются анаэробные условия, способствующие развитию сульфатредуцирующих бактерий (СРБ). Специфичность коррозионной среды, формируемой при участии СРБ состоит в том, что они выделяют в нее сероводород и органические кислоты. Эти продукты метаболизма СРБ сильно ускоряют коррозионное разрушение как тонкого электрохимически нанесенного Cd - покрытия, так и стали после ее обнажения хотя бы на отдельных участках поверхности, а сероводород является к тому же еще и сильным стимулятором абсорбции водорода сталью, приводящей к выраженному проявлению водородной хрупкости стали, которая проявляется тем сильнее, чем больше содержание углерода в ней, то есть чем выше уровень прочности стали.
Из описания к патенту РФ №2279455 известно «Применение МоО3 в качестве ингибитора коррозии и композиции для покрытия, содержащие такой ингибитор коррозии», МПК C09D 5/08, заявл. 2001.11.12, опубл. 2004.12.10. Данный ингибитор применяют в качестве агента для усиления антикоррозионных свойств композиции для антикоррозионного покрытия на основе дисперсного металла. По мнению авторов, подобный ингибитор позволяет улучшить стойкость композиции к воздействию солевого тумана.
Однако данный ингибитор недостаточно эффективен в водонефтяных средах, содержащих сероводород.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ингибитор коррозии в водонефтяных сероводородсодержащих средах, включающий смесь производных карбоновых кислот [авт. свид. №1202291, МКИ С23F 11/00, 1995 г.]. Однако данный известный ингибитор не предохраняет сталь от водородного охрупчивания, возникающего при абсорбции водорода приповерхностными слоями металла.
Целью данного изобретения является применение ингибитора коррозии, сочетающего в себе свойства биоцида и ингибитора наводороживания стали одновременно.
Указанная цель достигается тем, что в качестве ингибиторов коррозии кадмированной, в их присутствии, стали в водно-солевой среде, содержащей сульфатредуцирущие бактерии применяются производные антипирина, включенные в электроосадок кадмия, общей формулы:
где R: -Н; -СН3; -С2Н5; -С3Н7; -С4Н9; -С5Н11; -С6Н5; -С6Н13.
Технический результат - улучшение коррозионной стойкости стали с кадмиевым покрытием, с включенными в него в процессе электроосаждения производными антипирина, к воздействию сульфатредуцирующих бактерий в водно-солевой среде.
Для исследования ингибирующего коррозию действия были выбраны соединения - производные антипирина (таблица 1). Антипирин является производным гетероциклического соединения - пиразола. Несмотря на наличие пятичленного кольца с двумя атомами азота, пиразол и его гомологи относятся к высокопрочным соединениям.
Диантипирилметан-4,4'-метилен-бис-(1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-пиразолон) (ДАМ) - типичное слабое двухосновное основание. Реакция протона с ДАМ даже в слабокислой среде касается обеих карбонильных групп. Образует комплексы со многими металлами состава: [MeDAMn]Xm, а также ионные
Таблица 1Органические соединения, исследованные в качестве ингибиторов микробиологической коррозии кадмированной в разных режимах стали | ||
№ | Название | Формула соединения |
1 | ДАМ-диантипирилметан | |
2 | ГДАМ-гексилдиантипирилметан | |
3 | ФДАМ-фенилдиантипирилметан | |
4 | МДАМ метилдиантипирилметан | |
5 | ИБДАМ-изобутилдиантипирилметан |
ассоциаты (DAMH)n-m[MeX]n, где Me - металл, X - однозарядный анион, m - степень окисления металла. Высокая эффективность предлагаемого ингибитора подтверждается следующим образом: при использовании производных диантипирилметана в качестве ингибитора коррозии и наводороживания стали в водно-солевых средах имеет место образование адсорбционных связей между молекулами ингибитора и поверхностными атомами Cd-покрытия и Fe-стали, которое носит хемосорбционный характер и сила этой связи зависит от электронной плотности на гетероатомах молекулы, а также от взаимодействия π-электронов ароматических колец с металлической поверхностью.
Кроме того, заявленные органические соединения в кислых средах ведут себя как катионактивные. При попадании в водно-солевую среду в результате разрушения Cd-покрытия они частично (в большей или меньшей степени - в зависимости от рН среды и рК-соединения) диссоциируют с образованием органических катионов. Поверхность углеродистых сталей в коррозионной среде, формирующейся в результате жизнедеятельности СРБ, из-за образования сульфидных мостиков приобретает обычно отрицательный заряд. Это создает предпосылки для электростатического взаимодействия (электросорбции) частиц ингибитора в катионной форме с поверхностью стали, обнажающейся после растворения Cd-покрытия с анодных участков локальных коррозионных элементов.
Синтез азотсодержащего соединения (диантипирилметана) осуществляют следующим образом: 500 г антипирина растворяют в 1 л 0.1 М серной кислоты, приливают 250 мл 35-40%-ного раствора формалина (профильтрованного через бумажный фильтр) и нагревают прикрытый часовым стеклом стакан на водяной бане (таблица 2). После начала выделения кристаллов продолжают нагревание еще 30-40 мин, затем охлаждают реакционную смесь и отфильтровывают выделившийся продукт на воронке Бюхнера. После промывки водой осадок отжимают и для более полной очистки, в основном, от формалина переносят в стакан, заливают 800-900 мл дистиллированной воды, добавляют 4-5 мл концентрированного раствора аммиака и нагревают на водяной бане при периодическом перемешивании в течение 2 часов. После охлаждения и фильтрования обработку дистиллированной водой, но без добавления аммиака повторяют, нагревая на водяной бане 2 часа. Отфильтрованный, промытый еще раз на воронке Бюхнера водой и тщательно отжатый реагент высушивают на воздухе или в термостате при 80-90°С. Для ускорения высушивания можно пропустить через находящийся на воронке реагент небольшую порцию диэтилового эфира. Полученный продукт обычно не требует дополнительной очистки и может быть применен в анализе. Выход количественный. В некоторых случаях при высушивании в термостате или длительном хранении (особенно, если в атмосфере содержится значительное количество диоксида серы) реагент может слегка пожелтеть. В этом случае его следует растворить в 0.25 М растворе серной кислоты, снова осадить разбавленным аммиаком и повторить операцию очистки (нагревание с водой и фильтрование).
Таблица 2Условия синтеза различных R-диантипирилметанов | ||||
Реагент | Альдегид | Среда для синтеза | Кислотность | Тпл., °С |
Диантипирилметан | Формалин | Водная | 0.1M H2SO4 | 179-180 |
МетилДАМ | Уксусный | Водная | 0.5 М HCl | 153 |
ЭтилДАМ | Пропионовый | Водная | 0.025 М H2SO4 | 152 |
ПропилДАМ | Масляный | Водная | 0.025 М H2SO4 | 164-165 |
Для испытания заявляемых соединений в качестве коррозионной среды использовали водно-солевую среду, обеспечивающую как интенсивное развитие СРБ, так и высокую скорость коррозионного разрушения Cd-покрытия и стальной основы (таблица 3).
Таблица 3Состав коррозионной среды | ||
№, п/п | Название соединения | Количество, г/л |
1 | Хлорид натрия | 7.5 |
2 | Сульфат магния | 1.0 |
3 | Сульфат натрия | 2.0 |
4 | Карбонат натрия | 1.0 |
5 | Дигидроортофосфат натоия | 0.5 |
6 | Лактат кальция | 2.0 |
СРБ являются анаэробной культурой, то есть растворенный в среде кислород вызывает переход бактериальных клеток в латентное состояние. Для устранения посторонней микрофлоры и создания анаэробных условий, необходимых для жизнедеятельности СРБ, среду стерилизовали кипячением, затем инокулировали накопительной культурой СРБ, полученной многократным пересевом пробы, отобранной из природного источника. Сульфатредуцирующие бактерии были культивированы в виде чистой культуры на среде Постгейта «Б». В момент загрузки образцов 1 мл такой среды содержал 3,9·107 клеток сульфатредуцирующих бактерий рода Desulfovibrio.
В предварительно простерилизованные при Т=433К в течение 1,5 ч стеклянные пробирки с 100 мл коррозионной среды и 2 мл чистой культуры сначала помещали плоские образцы 50×20×1,5 мм стали марки Ст.3. Образцы перед внесением в среду шлифовали тонкой шкуркой на полотне, обезжиривали ацетоном, облучали под ртутно-кварцевой лампой ОКН-11 по 10 мин с каждой стороны. Пробирки плотно закрывали стерилизованными резиновыми пробками и выдерживали в термостате при 310К. На вторые сутки с начала эксперимента (что было достаточно для увеличения численности клеток СРБ) образцы из стали заменяли на стальные образцы с Cd-покрытием, полученным в результате электроосаждения в сульфатном электролите кадмирования в присутствии заявляемых веществ. Кадмирование проводилось без перемешивания при комнатной температуре и плотностях тока 1,0; 2,0 и 3,0 А/дм2 в сернокислом электролите следующего состава:
CdSO4·8/3H2O | «ч» ГОСТ 4456-56 | 50 г/л |
H2SO4 | «х. ч.» ГОСТ 4204-66 | 50 г/л |
Na2SO4·10H2O | «ч» ГОСТ 6318-68 | 50 г/л |
Для приготовления электролита растворяли отдельно каждое вещество в дистиллированной воде в концентрациях 1,0; 2,0 и 5,0 мМоль/л. Перед началом электролиза электролит прорабатывали 4 ч для удаления примесей других металлов.
Коррозионные процессы изучали гравиметрическим, потенциометрическим и потенциостатическим методами.
Подсчет числа клеток сульфатредукторов производился под микроскопом «БИОЛАМ ЛОМО», снабженным фазовоконтрастным устройством ФК-2 в камере Горяева для определения титра бактерий, по которому можно судить о жизнедеятельности изучаемых организмов.
Общее число бактерий в единице объема коррозионной среды (бактериальный титр) определяли по формуле:
где α - среднее число клеток в квадрате камеры Горяева;
n - глубина камеры (0,1 мм);
S - площадь квадрата сетки в камере (1/400 мм2).
Ежедневно проводили измерения редокс-потенциала с Pt-электродом, рН коррозионной среды со стеклянным электродом и электродного потенциала стального образца на универсальном иономере ЭВ-74.
Цикл развития сульфатредуцирующих бактерий составляет 8 сут. Поэтому по истечении 7 сут образцы извлекали из коррозионной среды, отмывали жесткой щеткой от продуктов коррозии и взвешивали. Скорость коррозии измеряли гравиметрически, определяя потерю массы Δm на каждом из трех образцов в параллельных опытах.
где Δm - изменение массы образца, г;
S - поверхность образца, м2 (1×10-3м2);
τ - время проведения опыта, сутки (7 сут).
Результаты измерений в трех параллельных опытах усредняли.
Защитный ингибирующий эффект органических добавок определяли по формуле:
где К0 - скорость коррозии в среде без ингибитора;
К - скорость коррозии в присутствии ингибитора.
В процессе развития сульфатредуцирующих бактерий происходило выделение в коррозионную среду биогенного сероводорода, который взаимодействовал с кадмиевым покрытием образцов, осажденным в сульфатном электролите кадмирования в присутствии заявляемых соединений, с образованием сульфидов кадмия и железа. Сначала на поверхности образца появлялся осадок сульфидов кадмия и железа, наблюдалось помутнение среды, затем можно было обнаружить налет продуктов коррозии на стенках пробирки и на ее дне, что особенно проявлялось на 4 сут эксперимента. Затем в коррозионной среде происходила флокуляция сульфидов и некоторое просветление раствора. При неизменной температуре (37°С) на 6-7 сут среда становилась почти прозрачной, на дне пробирок появлялся осадок из продуктов коррозии и отмерших клеток СРБ, что свидетельствовало об истощении питательной среды и гибели культуры СРБ.
Биогенный сероводород определяли каждые сутки методом осадительного йодометрического титрования.
При выполнении эксперимента соблюдали необходимые способы предосторожности для сохранения сероводорода в коррозионной среде: минимальное время взятия пробы, плотно закрытые пробки. Перед началом титрования для определения концентрации сероводорода после тщательного перемешивания среды отбирали пробу объемом 5 мл, проводили осаждение ацетатом свинца (II). Отфильтрованный и промытый горячей водой осадок помещали в колбу с 25 мл 0,05 н. раствора йода, подкисленного серной кислотой, и титровали 0,05 н. раствором тиосульфата натрия до характерного цвета. Концентрацию биогенного сероводорода определяли по формуле:
где а - объем прибавленного раствора йода, мл;
b - объем раствора тиосульфата, мл;
V - объем пробы исследуемого раствора, мл;
k1 - поправочный коэффициент для приведения концентрации йода к 0,05 н.;
k2 - поправочный коэффициент для приведения концентрации раствора тиосульфата натрия к 0,05 н.
Наблюдения за жизнедеятельностью СРБ вели путем ежедневного подсчета под микроскопом в фазовом контрасте численности микроорганизмов с помощью камеры Горяева. Концентрацию сульфатного остатка определяли йодометрическим титрованием по калибровочному графику. Величины рН и редокс-потенциала сред определяли потенциометрически.
Обезжиренные и облученные ртутно-кварцевой лампой стальные образцы с Cd-покрытием, полученным в процессе формирования электроосадка в сульфатном электролите кадмирования в присутствии заявляемых веществ вводили в коррозионную среду спустя 48 ч после инокуляции культурой СРБ, необходимых для их развития в коррозионной среде, и сразу же снимали первые показания физико-химических параметров: электродного потенциала поверхности образца, окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя рН коррозионной среды, концентрации биогенного сероводорода, количества бактериальных клеток (бактериальный титр).
Значения электродного потенциала (ε) стального образца с Cd-покрытиями (таблица 4), электроосажденными в присутствии всех заявляемых органических соединений, на 4-е сут эксперимента смещаются в сторону более положительных значений. Наибольшее облагораживание ε наблюдается в присутствии соединения 5, введенного в электролит в процессе осаждения кадмия при плотности катодного тока Дк=1 А/дм2 (таблица 4). Наименьший сдвиг значений ε вызвало соединение 1, введенное в электролит в процессе осаждения кадмия при Дк=3 А/дм2.
Таблица 4Величина электродного потенциала в коррозионной среде образцов, полученных из электролитов с различной концентрацией заявляемых соединений при трех Дк (экспозиция 96 ч) | ||||
Соединение | Дк, А/дм2 | Электродный потенциал стали с Cd-покрытием, мВ, при концентрациях соединений в электролите кадмирования, мМоль/л | ||
1.0 | 2.0 | 5.0 | ||
1 | 1 | -397 | -379 | -373 |
2 | -416 | -401 | -394 | |
3 | -422 | -416 | -410 | |
2 | 1 | -392 | -373 | -367 |
2 | -409 | -397 | -391 | |
3 | -414 | -409 | -403 | |
3 | 1 | -389 | -369 | -361 |
2 | -405 | -394 | -386 | |
3 | -409 | -405 | -397 | |
4 | 1 | -384 | -363 | -355 |
2 | -399 | -390 | -383 | |
3 | -402 | -399 | -392 | |
5 | 1 | -379 | -359 | -347 |
2 | -392 | -385 | -379 | |
3 | -397 | -392 | -384 |
На 3-4 сут эксперимента наблюдалось смещение окислительно-восстановительного потенциала (εh) в сторону более положительных значений по сравнению с контрольной серией. Причем сдвиг εh был тем сильнее, чем больше концентрация заявляемых веществ была в электролите электроосаждения кадмия. Наибольший сдвиг 8h наблюдался в присутствии соединения 5, вводимого в электролит в процессе осаждения при Дк=1 А/дм2, а наименьший - при введении соединения 1, введенного в электролит в процессе осаждения при Дк=3 А/дм2 (таблица 4а). В присутствии в коррозионной среде всех заявляемых органических веществ, переходящих в нее в результате коррозионного разрушения Cd, в последние сутки жизненного цикла микроорганизмов значения εh незначительно смещаются в сторону более отрицательных значений.
Таблица 4a.Окислительно-восстановительный потенциал коррозионной среды при коррозии кадмированной в электролите с заявляемыми соединениями стали (экспозиция 96 ч) | ||||
Соединение | Дк, А/дм2 | Редокс-потенциал среды, мВ, при различных концентрациях соединений в электролите кадмирования, мМоль/л | ||
1.0 | 2.0 | 5.0 | ||
1 | 1 | 218,7 | 152,7 | 109 |
2 | 236 | 191 | 137 | |
3 | 245 | 208 | 154 | |
2 | 1 | 207 | 141 | 99 |
2 | 229 | 184 | 127 | |
3 | 240 | 191 | 145 | |
1 | 201 | 132 | 86 | |
3 | 2 | 221 | 177 | 119 |
3 | 235 | 183 | 137 | |
4 | 1 | 195 | 122 | 75 |
2 | 215 | 169 | 112 | |
3 | 232 | 174 | 129 | |
5 | 1 | 187 | 112 | 66 |
2 | 207 | 161 | 104 | |
3 | 228 | 161 | 123 |
Вводимые в коррозионную среду образцы (таблица 5) со встроенными в осадок Cd исследуемыми органическими соединениями приводят к смещению рН среды в сторону менее кислых значений по сравнению с контрольной серией.
Таблица 5Водородный показатель коррозионной среды после 96 ч экспозиции стальных образцов, кадмировавшихся при трех плотностях тока в электролите с исследуемыми соединениями в трех концентрациях | ||||
Соединение | Дк, А/дм2 | рН среды Постгейта «Б» при концентрациях исследуемых соединений в электролите кадмирования, мМоль/л | ||
1.0 | 2.0 | 5.0 | ||
1 | 1 | 5,66 | 5,75 | 5,77 |
2 | 5,55 | 5,61 | 5,57 | |
3 | 5,33 | 5,36 | 5,36 | |
1 | 5,67 | 5,78 | 5,81 | |
2 | 2 | 5,58 | 5,64 | 5,59 |
3 | 5,36 | 5,39 | 5,39 | |
3 | 1 | 5,69 | 5,82 | 5,84 |
2 | 5,60 | 5,69 | 5,63 | |
3 | 5,39 | 5,44 | 5,43 | |
4 | 1 | 5,72 | 5,85 | 5,87 |
2 | 5,62 | 5,74 | 5,63 | |
3 | 5,42 | 5,47 | 5,46 | |
5 | 1 | 5,75 | 5,89 | 5,90 |
2 | 5,63 | 5,80 | 5,69 | |
3 | 5,45 | 5,50 | 5,49 |
При этом сдвиг рН уменьшается при уменьшении плотности катодного тока в процессе осаждения кадмия с введенными в электролит органическими веществами и увеличением концентрации вводимого органического соединения. Наименьшее смещение значений водородного показателя на 4 сут эксперимента в сторону кислых значений наблюдается при введении в коррозионную среду стальных образцов с Cd-покрытиями, полученными при Дк=1 А/дм2. Так соединение 5 вызывает смещение рН коррозионной среды до 5,75 (при С=1,0 мМоль/л) и до 5,89-5,90 (при С=2,0 и 5,0 мМоль/л), а добавка 1 до 5,66 (при С=1,0 мМоль/л) и до 5,77 (при С=5,0 мМоль/л) - таблица 5.
На 3-4 сут эксперимента в стерильной среде наблюдался "всплеск" численности СРБ. В пробах с заявляемыми соединениями, наоборот, уже через 1 сут после введения исследуемых веществ численность клеток резко уменьшалась.
Таблица 6Количество микробных клеток в коррозионной среде в зависимости от концентрации заявляемых соединений в электролите для осаждения Cd в конце экспозиции (96 ч) | ||||
Соединение | Дк, А/дм2 | Количество микробных клеток, ед·10-7л-1, при концентрациях исследуемых органических соединений в электролите кадмирования, мМоль/л | ||
1.0 | 2.0 | 5.0 | ||
1 | 1 | 163 | 156 | 147 |
2 | 167 | 163 | 158 | |
3 | 172 | 167 | 163 | |
2 | 1 | 157 | 149 | 136 |
2 | 162 | 157 | 150 | |
3 | 180 | 172 | 169 | |
3 | 1 | 147 | 138 | 127 |
2 | 155 | 147 | 140 | |
3 | 170 | 162 | 157 | |
4 | 1 | 138 | 129 | 119 |
2 | 143 | 138 | 129 | |
3 | 160 | 152 | 146 | |
5 | 1 | 129 | 118 | 106 |
2 | 136 | 129 | 119 | |
3 | 150 | 140 | 135 |
Спустя 48 ч экспозиции наблюдалось незначительное увеличение количества клеток СРБ, что связано со способностью бактерий приспосабливаться к измененным условиям среды. Затем по мере истощения питательных свойств среды численность СРБ снижалась монотонно. Соединения 5 и 4 вызывают большее уменьшение численности микроорганизмов (таблица 6).
Таблица 7Изменение содержания сероводорода в среде после экспозиции образцов, кадмированных в электролите с органическими соединениями (экспозиция 96 ч) | ||||
Соединение | Дк, А/дм2 | Содержание сероводорода, мг/л, при концентрациях соединений в электролите кадмирования, мМоль/л | ||
1.0 | 2.0 | 5.0 | ||
1 | 1 | 14,4 | 10,6 | 9,2 |
2 | 15,7 | 14,0 | 11,9 | |
3 | 21,0 | 18,9 | 16,7 | |
2 | 1 | 12,6 | 9,4 | 8,0 |
2 | 14,8 | 12,6 | 10,4 | |
3 | 19,6 | 17,8 | 15,7 | |
3 | 1 | 10,7 | 8,1 | 6,8 |
2 | 13,5 | 11,4 | 9,7 | |
3 | 18,6 | 16,1 | 14,5 | |
4 | 1 | 9,0 | 6,3 | 5,3 |
2 | 12,3 | 10,3 | 8,3 | |
3 | 16,9 | 14,6 | 13,1 | |
1 | 7,7 | 4,5 | 4,2 | |
5 | 2 | 10,7 | 9,3 | 7,0 |
3 | 15,2 | 13,5 | 11,7 |
На вторые сутки экспозиции в коррозионной среде кадмированных стальных образцов, полученных из электролита с добавками заявляемых соединений - производных антипирина, наблюдали уменьшение в ней основного метаболита бактерий - сероводорода. По мере завершения жизненного цикла СРБ, концентрация сероводорода в среде принимает относительно постоянное значение. Соединение 5 вызвало наибольшее снижение концентрации сероводорода в коррозионной среде (таблица 7). Из таблицы 8, приведенной ниже, видно, что скорость коррозии кадмированной в присутствии заявляемых веществ стали монотонно снижается с увеличением концентрации вводимых в электролит кадмирования органических соединений, достигая довольно небольших значений. Образец, кадмированный в присутствии соединения 5, имел наименьшую скорость коррозии, что соответствует его действию на рН, εh, CH2S, nкл.
Таблица 8Величины скорости коррозии кадмированной стали и защитного эффекта встроенных в Cd-покрытие органических добавок в зависимости от их концентрации в сульфатном электролите кадмирования | |||||||
Органическое соединение - добавка при кадмировании | Концентрация в электролите кадмирования, мМоль/л | Скорость коррозии, г/м2·сут | Защитный эффект, % | ||||
Кадмирование при Дк, А/дм2 | Кадмирование при Дк, А/дм2 | ||||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | ||
0 | 0,37 | 0,39 | 0,41 | 0 | 0 | 0 | |
1 | 125 | 0,080,070,06 | 0,160,130,13 | 0,230,190,18 | 788184 | 596767 | 445456 |
2 | 1 | 0,08 | 0,14 | 0,22 | 78 | 64 | 46 |
2 | 0,06 | 0,12 | 0,17 | 84 | 69 | 58 | |
5 | 0,06 | 0,12 | 0,17 | 84 | 69 | 58 | |
3 | 1 | 0,07 | 0,14 | 0,20 | 81 | 64 | 51 |
2 | 0,05 | 0,12 | 0,15 | 86 | 69 | 63 | |
5 | 0,05 | 0,11 | 0,15 | 86 | 72 | 63 | |
4 | 1 | 0,06 | 0,13 | 0,18 | 84 | 67 | 56 |
2 | 0,04 | 0,11 | 0,14 | 89 | 72 | 66 | |
5 | 0,04 | 0,10 | 0,14 | 89 | 74 | 66 | |
5 | 1 | 0,06 | 0,12 | 0,16 | 84 | 69 | 61 |
2 | 0,04 | 0,10 | 0,12 | 89 | 74 | 71 | |
5 | 0,04 | 0,09 | 0,13 | 89 | 77 | 68 |
По степени защиты кадмированной стали от коррозии описываемые производные антипирина можно расположить в ряд: №5>№4>№3>№2>№1. Соединения 5 и 4 обладают наилучшими из описываемых заявляемых веществ ингибирующими коррозию Cd-стали и биоцидными свойствами.
Соединение 5 отличалось от остальных заявляемых соединений также по действию на электродный потенциал при выделении кадмия на катоде, которое было наиболее интенсивным. Это связано с появлением у молекул этого соединения наибольшей способности к адсорбции на поверхности металла катода (сталь, кадмий) в процессе электроосаждения, повлекшей за собой наибольшее среди исследуемых органических соединений включение (по массе органического вещества) в растущий электроосадок кадмия. Кроме того, повышенная адсорбционная способность соединения 5 на металле катода повлекла за собой и большее ингибирование коррозии кадмированной стали (таблица 8), поскольку ингибирование коррозии, протекающей по электрохимическому механизму, происходит, имея обязательную стадию - адсорбцию молекул органического соединения на поверхности корродирующего металла. Повышенная адсорбционная способность соединения 5 объясняется наличием в молекуле этого соединения электронодонорной группы (изобутил), связанной с центральным атомом С, что должно приводить к увеличению электронной плотности на всех гетероатомах N и обоих карбонильных атомах О. Таким образом, устанавливающиеся хемосорбционные связи молекул соединения 5 с атомами Fe и Cd, находящимися на поверхности, обеспечивают эффективное экранирование большой поверхности металла от коррозионной среды, достаточное для торможения как анодного (ионизация металла), так и катодного (разряд Н3О+) процессов.
Заявляемые соединения проявляют также биоцидное действие на СРБ (таблица 6), особенно сильно выраженное у соединения 5, и в меньшей степени у соединения 1. Биоцидное действие соединений имеет своим следствием и подавление сероводородогенеза в коррозионной среде, инокулированной СРБ рода Desulfovibrio.
Из представленных данных в таблицах 5-8 видно также, что наибольший полезный эффект оказывают заявляемые соединения, будучи встроенными в электроосадки Cd из сульфатного электролита, формируемые при меньшей катодной плотности тока (1 А/дм2), которая фактически и применяется на отечественных машиностроительных, судостроительных, авиамоторных и радиотехнических заводах при кадмировании многочисленного ассортимента изделий.
Применение производного антипирина общей формулы
где R - -Н; -СН3; -С2Н5; -С3Н7; -С4Н9; -С5Н11; -С6Н5; -С6Н13,
в качестве ингибитора коррозии кадмированной в его присутствии стали в вводно-солевой среде, содержащей сульфатредуцирующие бактерии.