При механической обработке деталей из углеродистых и низколегированных сталей широко применяются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), часто представляющие собой нейтральные или слабощелочные электролиты. Для исключения коррозии обрабатываемых деталей в состав вновь разрабатываемых СОЖ вводят ингибиторы. Методы ГОСТ [1] позволяют только установить факт наличия или отсутствия коррозии. Классический метод гравиметрии слишком длителен (недели, месяцы) [2, 3]. Приборы для измерения скорости коррозии универсальны, но дороги [4]. В работе показана возможность экспрессного сравнения эффективности различных ингибиторов в реальных растворах СОЖ с применением электрохимической методики.
Предварительные эксперименты позволили установить, что при сравнении эффективности ингибиторов следует соблюдать следующие условия: 1. Использовать гальванический элемент, где анодом является испытуемая углеродистая сталь (например, сталь 10), а катодом – нержавеющая сталь в виде сетки (например, X18H9T) или углеродная ткань бусофит с высокоразвитой поверхностью; 2. Площадь анода в сравнительном эксперименте должна быть постоянной, а площадь катода должна быть в 100 или больше раз выше, чем площадь анода. Тогда поляризация катода (Rп|) составляет <1 % и этой величиной можно пренебречь (рис. 1);
и анод на строго фиксированное расстояние 2 мм, чтобы сопротивлением раствора можно было пренебречь (Rр→0, рис 1); 5. Все измерения проводить не менее 3 раз и результаты статистически обработать.
Методы измерения и расчетов.
Основное измерение проводится в составе СОЖ без ингибиторов, например, в растворе Na2CO3 0,04% (рН≈9,5). После погружения анода и катода в раствор обеспечивается свободный доступ агрессивной среды к их поверхности в течение 12 минут, а затем, после сближения катода с анодом и их фиксации в этом положении не менее 3 раз измеряются через каждую минуту значения E и I. По средним значениям E и I находится сопротивление электрохимической ячейки:
Rяч = Е/I (1)
Интересующий нас процесс коррозии протекает на границе раздела фаз анод-раствор и характеризуется поляризационным сопротивлением (Rп). Вычитая из Rяч сопротивление амперметра (RА.), мы и находим величину
Rп = Rяч — RА = Е/I — RА (2)
Процесс измерений проводится с помощью мультиметра Victor 86 C. По данным измерений производится автоматический расчёт Rп. При наличии ПК фиксируются графики изменения E и I во времени и их значения.
Затем в базовый состав СОЖ вводится ингибитор с заданной концентрацией и все измерения и расчеты повторяются вновь в течение 15 минут. Относительную эффективность изучаемых ингибиторов γ находим как отношение Rп с ингибитором к Rп без ингибитора. Таким образом, с применением простого мультиметра на оценку свойств одного ингибитора требуется менее 1 часа, что в тысячи раз быстрее, чем в гравиметрии.
Результаты и их обсуждение
Для базового раствора Na2CO3 0,04% по выше приведённой методике сравнили эффективность ряда добавок. Результаты сведены в табл.1
Таблица 1.
Относительная эффективность ингибиторов и стимуляторов коррозии стали 10 в растворе карбоната натрия 0,04% (рН 9,5)
| Добавка, % | Rп, Ом | γ |
| Эфир ТЭАОК, 0,5% | 529 064 | 314 |
| Эфир ТЭАТМ, 0,5% | 115 330 | 68,5 |
| Экол-3, 0,5% | 72 149 | 42,8 |
| Биосил–С, 0,5% | 63 296 | 37,6 |
| Нитрит натрия, 0,5% | 60 998 | 36,2 |
| Пента-91, 0,5% | 43 494 | 25,8 |
| Na2CO3, 0,04% | 1 685 | 1,00 |
| Kатамин АБ, 0,5% | 663,7 | 0,394 |
| Бензоат натрия, 1% | 411,5 | 0,244 |
Анализ данных табл.1 показывает, что синтезированные нами эфиры при равных концентрациях по эффективности защитного действия превосходят промышленно выпускаемые СОЖ экол-3 и биосил-С.
В то же время такие вещества как катамин АБ и бензоат натрия оказались стимуляторами растворения стали в данных условиях.
Для базового раствора Na2SO4+NaOH (рН=9,5) получены иные результаты (табл. 2).
Таблица 2
Относительная эффективность ингибиторов коррозии (везде концентрация 0,1%) стали 10 в растворе сульфата натрия 0,1% (рН 9,5)
| Добавка | Rп, Ом | γ |
| Экол-3 | 13596 | 8,75 |
| Биосил-С | 12431 | 8,01 |
| Нитрит натрия | 7191 | 4,62 |
| Фосфат натрия | 5373 | 3,46 |
| ГКЖ — 11к | 2017 | 1,30 |
| ПЭГ- 115 | 1969 | 1,26 |
| Na2SO4 | 1553 | 1,00 |
Сопоставление данных таблиц 1 и 2 показывает, что эффективности ингибиторов в разных базовых растворах можно различить с помощью предложенной методики.
Таким образом, в работе показано, что испытанная методика позволяет достоверно различить и сравнить относительную эффективность ингибиторов в растворах СОЖ.
Список литературы:
- ГОСТ 6243-75 Эмульсолы и пасты. Методы испытаний. Раздел 2;
- ГОСТ 9.908-85 ЕСЗКС Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости;
- Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов М.: Металлургия, 1976. С 360-366.;
- Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. Коррозия и защита от коррозии М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010, с 388-390.[schema type=»book» name=»ОЦЕНКА ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ В СЛАБОЩЕЛОЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ» author=»Бутакова Юлия Андреевна, Кузнецова Ольга Павловна, Мухин Валерий Анатольевич, Петров Александр Геннадьевич, Проскура Александр Геннадьевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-04″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)» ebook=»yes» ]