Анодное растворение и адсорбционная пассивация низкоуглеродистой стали в боратных и хлоридных электролитах в присутствии фосфоновых кислот

• Автор: Щукин, Вадим Борисович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 220 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Обзор литературы

1.1. Растворение металлов подгруппы железа в активном состоянии.

1.2. Пассивация железа и низколегированных сплавов на его основе в

нейтральных водных растворах

1.3. Адсорбционная пассивация железа и низколегированных сплавов

на его основе органическими соединениями

1.4. Адсорбционная пассивация металлов и явление образования на их

поверхности самоорганизующихся поверхностных слоев органических веществ

1.5. Гидрофобные взаимодействия и изменение структуры воды в водных растворах гидрофобных органических соединений

2. Методика эксперимента.

2.1. Электрохимические измерения.
2.2. Определение количества органического вещества на поверхности
электрода с помощью ИКспектроскопии отражения
2.3. Коррозионные испытания
2.4. Органические соединения, используемые в работе в качестве
компонентов рабочих растворов и методики их получения.
2.5. Статистическая обработка результатов эксперимента.
3. Моделирование процесса анодного растворения металла
3.1. Метод кинетических графов применительно к описанию кинетики анодного растворения металлов в стационарном состоянии
3.2. Закономерности анодного растворения металлов в активном
состоянии при наличии конкурентной адсорбции компонентов электролита численное моделирование.
3.3. Моделирование процесса активнопассивного перехода нажелезе и
низколегированной стали.
4. Экспериментальные результаты и их обсуждение
4.1. Влияние функционализированных фосфоновых кислот на закономерности анодного растворения низкоуглеродистой стали в хлоридных растворах
4.2. Закономерности анодного растворения низкоуглсродистой стали в боратном буферном растворе в присутствии карбоновых и фосфоновых кислот
4.3. Формирование ультратонких защитных покрытий на низкоуглеродистой стали в системе боратный буфер додецилфосфоновая кислота
4.4. Применение ингибиторов серии ИФХАН для межоперационной защиты высокопрочных болтов из стали X, применяемых в мостостроении
5. Физикохимическая модель адсорбционной пассивации металла
органическими соединениями с учетом латерального взаимодействия
адсорбированных частиц.
5.1. Модель анодного растворения и пассивности металла, с учетом
конкурентной адсорбции компонентов электролита и латерального взаимодействия частиц на поверхности
5.2. Численное моделирование и описание экспериментальных результатов на основе модели анодного растворения и пассивности металла, с учетом конкурентной адсорбции компонентов электролита и латерального взаимодействия частиц па поверхности
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В литературе существует множество определений пассивного состояния. Приведем лишь некоторые из них Такое состояние металла, при котором скорость анодного растворения при постоянном потенциале понижена или перенапряжение растворения повышено против их значений для нормального состояния, называется пассивным состоянием пассивность это состояние повышенной коррозионной стойкости металла или сплава в условиях, когда с термодинамической точки зрения они являются вполне реакционоспособными, вызванное преимущественным торможением анодного процесса пассивным называется металл, являющийся активным в электрохимическом ряду напряжений, но тем не менее корродирующий с очень низкой скоростью 5 . Металл переходит в так называемое пассивное состояние, характеризуемое незначительными скоростями растворения. Выше приведенные определения можно разбить на две группы. Определения одной 1руппы опираются на электрохимические закономерности анодного процесса, другой на закономерности коррозионного процесса и понятие коррозионной стойкости металла. Подавляющее большинство встречающихся в литературе определений пассивного состояния относится к одной из вышеуказанных групп. Все определения отражают разные стороны сложного природного явления и могут использоваться при решении различных задач. Однако, в рамках данной работы наиболее полезным является подход, основанный на закономерностях анодного процесса. Типичная анодная поляризационная кривая для металла, склонного к переходу в пассивное состояние, представлена на рис. III и транспассивная область IV. Потенциал, при котором скорость растворения металла максимальна, называется потенциалом пассивации Еп, соответствующая величина тока критический ток пассивации 1крнт. Потенциал, при котором скорость растворения достигает минимального значения потенциал полной пассивации Е. Между величинами Еи Епл. Рис. Схематическая зависимость скорости растворения металла I от его потенциала. Явление пассивности впервые обнаружил и описал М. Фарадей, при изучении взаимодействия железа с концентрированной азотной кислотой. В дальнейшем развитие и конкретизация данного объяснения привело к возникновению двух направлений в теории пассивности. Одно из них, пленочная теория, основано на предположении, что пассивность металла обусловлена существованием на его поверхности фазового слоя оксида, толщиной не менее нескольких десятков ангстрем. Другое адсорбционная теория пассивности исходит из предположения, что для перехода металла в пассивное состояние достаточно адсорбции на его поверхности долей монослоя кислорода. Обе теории основываются на, казалось бы, надежных экспериментальных результатах. Так, одно из первых экспериментальных доказательств пассивирующего действия адсорбционного слоя кислорода, посаженного на металл из газовой фазы, было найдено Фрейндлихом в начале го века . Опишем несколько давно известных, но не потерявших своей актуальности экспериментальных свидетельств в пользу адсорбционной теории пассивности. В 0,5 М растворе едкого натра чистое железо полностью пассивируется при пропускании через него количества электричества 1,5 мкулсм2 при плотности тока Асм2 и 1 мкулсм2 при плотности тока 5 Асм. Предварительная подготовка электрода исключала существование на его поверхности остатков окисного слоя, сформировавшегося до проведения эксперимента. Очевидно, столь малых количеств кислорода недостаточно для образования даже монослоя у Ре2Оз. Также установлено, что для пассивации цинка в щелочных средах необходимое количество электричества не превышает 1 мкулсм расчет на видимую поверхность. Столь же малое количество электричества расходуется на пассивацию цинка в разбавленных растворах бората натрия. Аналогичные результаты были получены при пассивации индия в концентрированных растворах лимонной кислоты, разбавленных растворах хлорной кислоты. Таким образом, для пассивации железа, цинка, хрома, германия, индия в некоторых растворах расходуется количество электричества менее I мкулсм2, в расчете на видимую поверхность.