СПОСОБ ЗАЩИТЫ АЛЮМИНИЯ ОТ КОРРОЗИИ Российский патент 2016 года по МПК C23F11/04 

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, включающий 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.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в травильных ваннах и при кислотных очистках оборудования. Способ защиты алюминия от коррозии в серной кислоте включает введение в агрессивную среду ингибитора, содержащего органические соединения, при этом 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. Технический результат - повышение эффективности защиты от коррозии алюминия. 1 табл., 1 пр.

Способ защиты алюминия от коррозии в серной кислоте, включающий введение в агрессивную среду 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.