ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2003 года по МПК C23F11/14 

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при консервации внутренних поверхностей герметичных замкнутых объемов изделий, а также изделий в герметичной упаковке.

Известно большое количество соединений, предназначенных для защиты от атмосферной коррозии изделий из черных и цветных металлов (А.И. Алцыбеева, С. З. Левин. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968. - 242 с. П.А. Виноградов. Консервация изделий машиностроения. - Л: Машиностроение, 1986. - 270 с.).

Однако большинство известных ингибиторов защищают небольшой ассортимент черных и цветных металлов и, как правило, практически не эффективны для защиты алюмомагниевых сплавов, кадмия, цинка, свинца и серебра.

Наиболее близким ингибитором предлагаемому по строению и достигаемому эффекту при использовании является ингибитор бензотриазол (прототип) (А.И. Алцыбеева, С.З. Левин. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968, с.27 и 28).

Бензотриазол успешно применяется для защиты от атмосферной и биологической коррозии, однако он также практически не защищает от коррозии такие металлы, как кадмий, алюминий, магний, цинк, свинец.

Бензотриазол является высоколетучим ингибитором (при 25^oС давление насыщенного пара ~2•10^-4 мм рт.ст.), что снижает эффективность защиты изделий при их разгерметизации.

С целью повышения эффективности защиты от атмосферной коррозии черных и цветных металлов и увеличения срока консервации изделий предложено в качестве ингибитора использовать 1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазол формулы

1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазол является веществом новым, не описанным ранее в доступных источниках информации. Предлагаемый ингибитор может быть получен известным способом в условиях, характерных для синтеза оснований Манниха, путем конденсации бензотриазола и пиперидина с бензальдегидом при температуре 18-65^oС в среде изопропилового спирта по реакции

Время конденсации 1-3 ч, соотношение бензотриазола:пиперидина:бензальдегида 1: 1: 1,5. (Органикум: В 2-х т., т.2: Пер.с нем. - М.: Мир, 1992, с. 169).

Физико-химические свойства полученного 1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазола характеризуются следующими показателями.

Температура, ^oС:
плавления - 99-100;
вспышки - 158;
воспламенения - 170.

Давление насыщенного пара при 20^oС ~0,5•10^-4 мм рт.ст.

Мол. вес - 292.

Данные элементного состава:
Найдено, %: С - 74,05, N - 19,13, Н - 6,82.

Вычислено, %: С - 73,97, N - 19,18, Н - 6,85.

Структурное строение подтверждается данными спектрального анализа. ИК-спектр снят на приборе ИК-20 в таблетке КВr.

Наличие двух интенсивных полос в области 1200 см^-1 и 1000 см^-1 характеризует наличие третичных атомов азота и отвечает валентным колебаниям группы
.

Отсутствие полос карбонильной группы С=О в области 1690 см^-1 - 1700 см^-1 подтверждает полноту протекания реакции ароматического альдегида с азотсодержащими соединениями - пиперидином и бензотриазолом.

Исследования защитных свойств 1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазола осуществляют по следующей методике.

Коррозионные испытания в атмосферных условиях ингибитора 1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазола проводят по ГОСТ 9.509-89 ЕСЗКС на восьми металлах и сплавах: углеродистой стали Ст3, меди М3, латуни Л62, бронзе - БрАМц 9-2, алюминиевом сплаве Д16, магниевом сплаве МА8, кадмии КД0, цинке Ц1, свинце С1.

Для испытаний используют эксикаторы емкостью не менее 6,7 л. На дно эксикатора помещают 10%-ный водный раствор глицерина для обеспечения относительной влажности воздуха около 98-100%. Соотношение объемов раствора глицерина и воздуха находится в пределах 1:100.

В эксикатор помещают металлическую подставку из нержавеющей проволоки диаметром 2-4 мм, диаметр подставки 200 мм, высота 78-80 мм. На верхнюю образующую подставки по периметру подвешивают металлические образцы на одинаковом расстоянии друг от друга в количестве 27 шт.

Ингибитор вводят в эксикатор в расчете ~100 г/м³ воздушного объема. После размещения образцов крышка эксикатора герметически закрывается.

Эксикатор помещают в термостат, который нагревают до температуры 40±2^oС с выдержкой при этой температуре в течение 7,5-8 ч. Далее емкость охлаждают до 20±2^oС для создания конденсации влаги на образцах и выдерживают в течение 16,5-16 ч при указанной температуре. Количество циклов (повторение нагревания и охлаждения) - 15. Оценку эффективности ингибитора на стали, меди, латуни, бронзе, алюминии, свинце производят по результатам осмотра образцов по площади коррозионных поражений с помощью стереоскопического микроскопа МВС-3.

Оценку эффективности защиты образцов из цинка, кадмия и магния проводят гравиметрически (способ 1 и 2 ГОСТ 9.041-74. Приложение 3). По первому способу

где P₁ - масса металлического образца до испытаний, г;
Р₂ - то же после испытаний, г;
S - площадь, м²;
К_Т - скорость коррозии, г/м².

По второму способу проводилось химическое травление в 10%-ном водном растворе хлорида аммония в течение 5 мин

где Р₃ - масса металлического образца после травления, г;
К_Н - скорость коррозии, г/м² после химического травления (в результате снятия продуктов коррозии).

Коэффициент торможения γ при испытаниях стали, меди, бронзы, латуни, алюминия, свинца рассчитывается по формуле

где n₁ - процент поражения поверхности образца без использования ингибитора;
n₂ - процент поражения поверхности образца с ингибитором.

Коэффициент торможения коррозии цинка, кадмия и магния рассчитывается аналогично, с учетом:
K_T1(К_H1) - скоростей коррозии с применением ингибитора и
К_Т2(К_H2) - без ингибитора.

Высокая ингибирующая активность и ассортимент защищаемых им металлов 1-(фенил)-(пиперидинометил)бензотриазола не является очевидной, т.к. защитные свойства его прототипа - бензотриазола (одного из компонентов синтеза) существенно ниже, чем предлагаемого ингибитора. Кроме того, для нового ингибитора характерна защитная способность по отношению к магнию, кадмию и свинцу.

Новый ингибитор может найти промышленное применение при антикоррозионной защите от атмосферной коррозии сложной техники, включающей в себя сочетание черных и цветных металлов, в т.ч. таких как кадмий, цинк и свинец.

Пластины из различных черных и цветных металлов подвергают испытаниям в атмосферных условиях по указанной выше методике при концентрации ингибитора 100 г/м³. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы следует, что полученный ингибитор обеспечивает лучшую защиту как черных, так и цветных металлов в атмосферных условиях по сравнению с известным промышленным ингибитором-прототипом бензотриазолом. Более того, в отличие от бензотриазола ингибитор защищает также магний, кадмий и свинец.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при консервации внутренних поверхностей герметичных замкнутых объемов изделий. Предложено применение 1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазола в качестве летучего ингибитора атмосферной коррозии черных и цветных металлов. Изобретение позволяет повысить эффективность защиты от атмосферной коррозии черных и цветных металлов и увеличить срок консервации изделий. 1 табл.

Применение 1-(фенил)-1(пиперидинометил)бензотриазола формулы

в качестве летучего ингибитора атмосферной коррозии черных и цветных металлов.