Кинетика реакции выделения водорода на стали в ингибированных растворах фосфорной кислоты

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучена кинетика и определены константы скорости основных стадий выделения и внедрения водорода в сталь в растворе фосфорной кислоты, содержащей смесь ингибиторов — производного 1,2,4-триазола (ИФХАН-92) и роданида калия (KNCS). Установлено, что добавка смеси ИФХАН-92 + KNCS тормозит реакцию катодного восстановления водорода и его проникновение в сталь в растворе H3PO4. Ингибирующий эффект данной смеси обусловлен уменьшением отношения концентрации водорода в фазе металла к степени заполнения водородом поверхности. Снижение смесью ИФХАН-92 + KNCS концентрации водорода в объеме металла определяет сохранение пластических свойств стали при коррозии в растворах H3PO4. Высокая эффективность композиции ИФХАН-92 + KNCS, как ингибитора катодного восстановления водорода и его абсорбции, достигается в результате хемосорбции органического компонента смеси на поверхности стали и формирования полимолекулярного защитного слоя.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Я. Г. Авдеев

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

Т. А. Ненашева

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

А. Ю. Лучкин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Панова

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

А. И. Маршаков

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

Ю. И. Кузнецов

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

Email: avdeevavdeev@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Popov B.N., Lee J.-W., Djukic M.B. // Handbook of Environmental Degradation of Materials (Third Edition). Elsevier Inc., 2018. P. 133. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-52472-8.00007-1
  2. Shreir’s Corrosion / Eds. Cottis R.A. et al. Elsevier B.V. 2010. V. 2. P. 902. https://doi.org/10.1016/B978-044452787-5.00200-6
  3. Ohaeri E., Eduok U., Szpunar J. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. № 31. P. 14584. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.06.064
  4. Aromaa J., Pehkonen A., Schmachtel S. et al. // Adv. Mater. Sci. Eng. 2018. V. 2018. Article 3676598. https://doi.org/10.1155/2018/3676598
  5. Руденко Е.И., Дохликова Н.В., Гатин А.К. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 7. С. 70. https://doi.org/10.31857/S0207401X23070166
  6. Дохликова Н.В., Озерин С.А., Доронин С.В. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 6. С. 72. https://doi.org/10.31857/S0207401X22060024
  7. Дохликова Н.В., Гатин А.К., Сарвадий С.Ю. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 7. С. 67. https://doi.org/10.31857/S0207401X21070025
  8. Дохликова Н.В., Гатин А.К., Сарвадий С.Ю. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 72. https://doi.org/10.31857/S0207401X22040021
  9. Дохликова Н.В., Гатин А.К., Сарвадий С.Ю. и др. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 9. https://doi.org/10.31857/S0207401X20090034
  10. Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V. et al. // J. Electroanal. Chem. 2013. V. 689. P. 117. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2012.10.021
  11. Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V. // Ibid. 2011. V. 653. № 1-2. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2011.01.026
  12. Silva M.G., de Araujo R.G., Silvério R.L. // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 16. P. 1324. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.12.068
  13. Hari Kumar S., Karthikeyan S., Vivekanand P.A. et al. // Mater. Today: Proc. 2021. V. 36. № 4. P. 898. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.027
  14. Suresh Kumar V., Venkatraman B.R., Shobana V. et al. // Res. J. Chem. Sci. 2012. V. 2. № 10. P. 87.
  15. Karthikeyan S., Jeeva P.A., Raja K. et al. // JCSE. 2015. V. 18. P. 8.
  16. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Балыбин Д.В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2011. Т. 47. № 5. С. 554.
  17. Jeeva P.A., Mali G.S., Dinakaran R. et al. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2019. V. 8. № 1. P. 1. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2019-8-1-1
  18. Shyamala M., Kasthuri P.K. // Intern. J. Corros. 2012. V. 2012. Article 852827. https://doi.org/10.1155/2012/852827
  19. Авдеев Я.Г., Ненашева Т.А., Лучкин А.Ю. и др. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 1. С. 24. https://doi.org/10.31857/S0207401X24010033
  20. Avdeev Ya.G., Kuznetsov Yu.I. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2023. V. 12. № 2. P. 366. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2023-12-2-1
  21. Кузин А.В., Горичев И.Г., Шелонцев В.А. и др. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2021. Т. 62. № 6. С. 515.
  22. Кузин А.В., Горичев И.Г., Лайнер Ю.А. // Металлы. 2013. № 5. С. 24.
  23. Кузин А.В., Лобанов А.В., Шелонцев В.А. // Хим. физика. 2024. Т. 43. № 5. С. 20. https://doi.org/10.31857/S0207401Х24050039
  24. Avdeev Ya.G., Tyurina M.V., Kuznetsov Yu.I. // Intern. J. Corros. Scale Inhib. 2014. V. 3. № 4. P. 246. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2014-3-4-246-253
  25. Devanathan M.A.V., Stachurski Z. // Proc. R. Soc. Lond., A. 1962. V. 270А. P. 90. https://doi.org/10.1098/rspa.1962.0205
  26. Devanathan M.A.V., Stachurski Z. // J. Electrochem. Soc. 1964. V. 111. № 5. P. 619. https://doi.org/10.1149/1.2426195
  27. Iyer R.N., Pickering H.W., Zamanzadeh M. // Ibid. 1989. V. 136. № 9. P. 2463. https://doi.org/10.1149/1.2097429
  28. Маршаков А.И., Ненашева Т.А., Рыбкина А.А. и др. // Защита металлов. 2007. Т. 43. № 1. С. 83.
  29. Marshakov A.I., Nenasheva T.A. // Prot. Met. 2002. V. 38. P. 556. https://doi.org/10.1023/A:1021265903879
  30. Wagner C.D., Davis L.E., Zeller M.V. et al. // Surf. Interface Anal. 1981. V. 3. № 5. P. 211. https://doi.org/10.1002/sia.740030506
  31. Shirley D.A. // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. № 12. P. 4709. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.5.4709
  32. Колпакова Н.А., Минакова Т.С. Термодинамика и кинетика сорбционного концентрирования. Ч. 1. Уч. пособие. Томск: Томский политехнический университет, 2011.
  33. Афанасьев Б.Н., Скобочкина Ю.Р., Сердюкова Г.Г. Физико-химические основы действия ингибиторов коррозии. Сб. науч. тр. Ижевск: Удмуртский государственный университет, 1990.
  34. Kiuchi K., McLellan R.B. // Acta Metall. 1983. V. 31. № 7. P. 961. https://doi.org/10.1016/0001-6160(83)90192-X
  35. Авдеев Я.Г., Кузнецов Ю.И. // ЖФХ. 2023. Т. 97. № 3. С. 305. https://doi.org/10.31857/S0044453723030056
  36. Bushuev M.B., Lavrenova L.G., Ikorskii V.N. et al. // Russ. J. Coord. Chem. 2004. V. 30. № 4. P. 284. https://doi.org/10.1023/B:RUCO.0000022805.47477.75
  37. Haasnoot J.G. // Coord. Chem. Rev. 2000. V. 200-202. P. 131. https://doi.org/10.1016/S0010-8545(00)00266-6
  38. Huxel T., Riedel S., Lach J. et al. // Z. Anorg. Allg. Chem. 2012. V. 638. № 6. P. 925. https://doi.org/10.1002/zaac.201200117
  39. Donker C.B., Haasnoot J.G., Groeneveld W.L. // Transition Met. Chem. 1980. V. 5. P. 368. https://doi.org/10.1007/BF01396963

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Катодные поляризационные кривые на стали (1–4) и зависимости скорости внедрения в нее водорода от потенциала (1´–4´) в 2M растворе H3PO4 без добавок (1, 1´) и в таком же растворе, содержащем 5 мМ ИФХАН-92 (2, 2´), 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS (3, 3´), KNCS (4, 4´).

Скачать (73KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Анодные поляризационные кривые на стали в 2M растворе H3PO4 без добавок (1) и в таком же растворе, содержащем 5 мМ ИФХАН-92 (2), 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS (3), 0.5 мМ KNCS (4).

Скачать (54KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эквивалентная электрическая схема и диаграммы Найквиста стального электрода в 2М растворе H3PO4 (1), снятые после введения в раствор 5 мкМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS (2, 3) с различным временем выдержки (в мин): 2 – 30, 3 – 60.

Скачать (86KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изотерма адсорбции смеси ингибиторов ИФХАН-92 + 0.5 мM KNCS на низкоуглеродистой стали (E = –0.30 B) из 2М раствора H3PO4: точки – экспериментальная зависимость, прямая – теоретическая зависимость, построенная для изотермы Темкина.

Скачать (51KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РФЭ-спектры электронов Fe(2p3/2) и Fe(2p1/2) поверхности стали в 2M растворе H3PO4, содержащем ИФХАН-92 + KNCS.

Скачать (79KB)
Метаданные
7. Рис. 6. РФЭ-спектры электронов O(1s) поверхности стали в 2M растворе H3PO4 + 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS.

Скачать (63KB)
Метаданные
8. Рис. 7. РФЭ-спектры электронов N(1s) поверхности стали в 2M растворе H3PO4 + 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS.

Скачать (63KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Предположительная схема строения защитного слоя ингибитора ИФХАН-92, формирующегося на стали в 2M растворе H3PO4 + 5 мМ ИФХАН-92 + 0.5 мМ KNCS.

Скачать (135KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025