СПОСОБ ЗАЩИТЫ АЛЮМИНИЯ ОТ КОРРОЗИИ
METHOD OF PROTECTING ALUMINIUM FROM CORROSION

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, включащий 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 20С (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:
1
2
где υ и υ - 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 20C 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
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,6
1
76,5
4,25
2
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,6
3
80
4,94
3
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,6
7
86,2
7,23
4
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,6
14
91,8
12
5
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,8
1
81
6,02
6
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,8
3
83
6,8
7
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,8
7
86,2
7,23
8
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
0,8
14
91,8
12
9
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
1
1
33,3
1,5
10
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
1
3
47,1
1,9
11
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
1
7
48,9
2,0
12
- // -
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, 0,5
1
14
58,3
2,4
Предлагаемый способ рекомендуется для кислотного травления алюминия, а также при кислотных очистках оборудования.