Способ защиты алюминия от коррозии

Способ защиты алюминия от коррозии

Реферат

Изобретение относится к области химии, в частности к защите алюминия от кислотной коррозии, и может применяться в машиностроении при травлении, для кислотных очисток оборудования в энергетике и пищевой промышленности.

По технической сути наиболее близким к предлагаемому способу защиты алюминия от коррозии является способ, включащий добавление в коррозионно-активную среду водного или щелочного экстракта из растительных отходов, получаемых при переработке риса или гречихи: рисовая шелуха и рисовая мучка, рисовая солома, гречневая шелуха (см. патент РФ № 2289639, 2006 г.).

Ингибирующий эффект, оказываемый экстрактами отходов производства риса и гречихи на коррозионный процесс, обусловлен действием не отдельных веществ, входящих в состав экстрактов, полисахаридов и силиката натрия, а в целом комплексом соединений, экстрагируемых из растительных отходов.

Однако экстракты рекомендуется использовать в высоких концентрациях, достигающих количества 0,5-1,5 г в пересчёте на сухое вещество на литр агрессивной среды. Кроме того, он малоэффективен для защиты от коррозии в сильнокислой среде.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка дешёвого, экологически безопасного ингибитора коррозии алюминия в агрессивных кислотных средах, обеспечивающего эффективную защиту от коррозии.

Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии алюминия за счёт применения в качестве растительного сырья водного экстракта чистотела большого.

Он достигается тем, что в известном способе, включающем введение ингибитора, содержащего органические соединения, в водную агрессивную среду вводят водный экстракт листьев чистотела большого в количестве 0,6-1,0 г в пересчёте на сухое вещество на литр агрессивной среды.

Данное количество обусловлено тем, что при введении меньшего количества ингибитора не достигается эффективной защиты, а введение ингибитора в количестве более 1,1 г/л не ведёт к значительному увеличению степени защиты, в связи с чем является нецелесообразным.

Водный экстракт представляет собой вытяжку из листьев чистотела большого, полученную добавлением кипящей воды к сырью при массовом соотношении 1 : 100 с последующим выдерживанием в течение 1 часа и отделением полученного раствора.

Исследование исходного растительного сырья показало, что основными органическими фракциями, входящими в состав водного экстракта чистотела большого являются алкалоиды (до 2 %): стилопин, протопин, хелидонин, гомохелидонин, берберин, спартеин, хелидамин; каротин (до 14,9 мг %), аскорбиновая (до 170 мг %), хелидоновая, хелидониновая, яблочная, лимонная и янтарная кислоты, сапонины, флавоноиды, дубильные вещества.

При экстракции сырья наряду с органическими веществами в раствор извлекаются также металлы, содержащиеся в сырье (например, катионы кальция, цинка, марганца, меди, железа, кобальта, молибдена, хрома, алюминия, бария, никеля, стронция, свинца), однако их концентрация в экстракте очень мала для того, чтобы сказываться на ингибирующем действии водного экстракта в целом.

Результаты коррозионных испытаний образцов алюминия в растворах кислот с предлагаемым ингибитором представлены в таблице и примере.

Скорость коррозии алюминия в сернокислой среде определяли объёмным методом в коррозиометре в течение 14 суток при температуре 20^°С (по объёму выделившегося водорода).

Способ осуществляется следующим образом. Перед началом испытаний образцы алюминия (проволока длиной 20 мм и радиусом 2 мм) зачищали, обезжиривали ацетоном, промывали водой. Измерения проводили в коррозиометре. Объём выделившегося водорода измеряли через каждые 1-5 минут в течение первого часа, затем - через 1 час в течение 5 часов, затем - каждые сутки в течение 2 недель. На основе полученных данных были рассчитаны коэффициенты торможения и степени защиты от коррозии алюминия по формулам:

где υ₁ и υ₂ - объёмы выделившегося водорода без ингибитора и с ингибитором.

Пример

Ингибитор применён для замедления коррозии алюминия в растворе серной кислоты с концентрацией 0,5 моль/л при 20^°C при концентрациях ингибитора 0,6 и 1 г сухого вещества на 1 л кислоты. Степени защиты составили при этом 58,3 и 91,8 % (за 14 суток).

Для изучения ингибирующей способности веществ, входящих в состав экстракта, были проведены эксперименты с отдельными водными экстрактами, содержащими компоненты предлагаемого ингибитора, полученными из листьев зверобоя, тысячелистника, берёзы и коры дуба.

Было установлено, что при использовании в качестве ингибитора экстрактов дубильных веществ степень защиты от коррозии составила 48-50 %. При применении экстрактов, содержащих алкалоиды, в течение первых двух недель эксперимента степень защиты составила 64-73 %.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что ингибирующий эффект, оказываемый водным экстрактом чистотела большого на коррозионный процесс алюминия, обусловлен действием не отдельных веществ, входящих в состав экстрактов, а в целом комплексом соединений, экстрагируемых из растения.

Предлагаемый ингибитор рекомендуется для кислотного травления алюминия, а также при кислотных очистках оборудования.

Таблица 1

Степени защиты от коррозии (%) алюминия предлагаемым ингибитором

№п/п	Металл	Кислота и её концентрация, моль/л	Содержание ингибитора, г/л (в пересчёте на сухое вещество)	Продолжительность испытаний, сутки	Степень защиты от коррозии, %	Коэффициент торможения
1	алюминий	H2SO4, 0,5	0,6	1	76,5	4,25
2	- // -	H2SO4, 0,5	0,6	3	80	4,94
3	- // -	H2SO4, 0,5	0,6	7	86,2	7,23
4	- // -	H2SO4, 0,5	0,6	14	91,8	12
5	- // -	H2SO4, 0,5	0,8	1	81	6,02
6	- // -	H2SO4, 0,5	0,8	3	83	6,8
7	- // -	H2SO4, 0,5	0,8	7	86,2	7,23
8	- // -	H2SO4, 0,5	0,8	14	91,8	12
9	- // -	H2SO4, 0,5	1	1	33,3	1,5
10	- // -	H2SO4, 0,5	1	3	47,1	1,9
11	- // -	H2SO4, 0,5	1	7	48,9	2,0
12	- // -	H2SO4, 0,5	1	14	58,3	2,4

Предлагаемый способ рекомендуется для кислотного травления алюминия, а также при кислотных очистках оборудования.

Способ защиты алюминия и стали от коррозии в серной и хлороводородной кислотах, включающий введение ингибитора, содержащего органические соединения, отличающийся тем, что в качестве ингибитора используют водный экстракт листьев чистотела большого, который вводят в агрессивную среду в количестве 0,6-1,0 г в пересчете на сухое вещество на литр агрессивной среды.