КОМБИНИРОВАННАЯ ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ СУПЕРГИДРОФОБНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ И ИНГИБИТОРАМИ КОРРОЗИИ

В отчетный период продолжены исследования основных закономерностей противокоррозионной защиты Zn Ц0 и Al сплавов АД31 и Д16 предложенным комбинированным способом, заключающимся в супергидрофобизации их поверхности и введении малых количеств ингибиторов коррозии (ИК) в водный хлоридный раствор. Среди исследованных на первом этапе выполнения работы ИК, способных тормозить деградацию супергидрофобной (СГФ) пленки на Zn, оказался тетраборат натрия. Учитывая такие важные с практической точки зрения преимущества этого ИК, как доступность, экологическая безопасность и низкая стоимость, его использование при комбинированном способе защиты Zn может быть более перспективным. В связи с этим на втором этапе работы более детально изучены особенности защиты Zn в растворах NaCl комбинированным методом, заключающемся в супергидрофобизации его поверхности октадецилфосфоновой кислотой (ОДФК) и введении буры в коррозивную среду. В частности комплексом методов (измерение Θ, коррозионные и электрохимические испытания) изучено влияние концентрации буры, морфологии поверхности Zn на защитные и СГФ свойства алкилфосфонатной пленки в растворах NaCl различной концентрации (0.001÷0.05 М). Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией проведен сравнительный анализ состава и структуры СГФ пленки, сформированной на поверхности Zn ОДФК, до и после выдержки в растворе NaCl, как без, так и в присутствии буры. Исследована морфология поверхности Zn и состав поверхностного слоя после травления и лазерной обработки при различных параметрах методами профилометрии, СЭМ и РФЭС. Исследовано влияние природы гидрофобизирующего агента, на примере стеариновой кислоты и ОДФК, на эффективность защиты Zn в растворах NaCl предложенным комбинированным методом. Влияние морфологии поверхности и химического строения гидрофобизирующего агента на защитные и СГФ свойства пленок при комбинированном способе защиты исследовано и в отношении Al сплавов. Для этого изучена возможность повышения устойчивости СГФ и защитных свойств пленок, полученных на поверхности сплавов АД31 и Д16 в растворе ОДФК, в нейтральных 0.05 и 0.5 М растворах NaCl, содержащих небольшие добавки (1 мМ) неорганических и органических ИК (AlCl₃, CeCl₃, Ce(NO₃)₃, Y(NO₃)₃, олеата натрия и аскорбиновой кислоты). На примере сплава АД31 оценен вклад морфологии поверхности, а именно параметров шероховатости, полученной лазерной обработкой или химическим травлением, на устойчивость сформированных ОДФК СГФ защитных пленок в растворе в присутствии ИК. В работе доказана высокая эффективность предложенного комбинированного метода защиты Zn, заключающегося в супергидрофобизации его поверхности ОДФК и введения малых добавок буры в коррозивный раствор. Введение в 0.001 М NaCl 1-5 мМ буры препятствует деградации СГФ алкилфосфонатной пленки, обеспечивает ингибирование обеих парциальных реакций на Zn и значительно повышает его коррозионную стойкость. Согласно результатам РФЭС механизм действия буры при комбинированном способе защиты Zn заключается в «залечивании» СГФ пленки труднорастворимыми боратами цинка в местах возникающих дефектов, что препятствует дальнейшему разрушению пленки. Высокая эффективность предлагаемого комбинированного способа защиты Zn сохраняется и в более концентрированных растворах NaCl (0.01 и 0.05 М). Показано, что изменяя исходную морфологию поверхности Zn, а также состав поверхностного оксидного слоя, можно усилить защитные свойства СГФ пленки и эффектность комбинированного метода в целом. СГФ фосфонатная пленка, полученная на поверхности Zn с лазерной обработкой, обеспечивают значительно более эффективную его защиту от коррозии в растворе NaCl, чем полученные на протравленной поверхности. Показана возможность повышения устойчивости СГФ слоев ОДФК, сформированных на поверхности Al сплавов Д16 и АД31. Установлено, что введение неорганических ИК (AlCl₃, CeCl₃, Ce(NO₃)₃, Y(NO₃)₃) при малых концентрациях существенно повышает устойчивость СГФ слоев и эффективно препятствует коррозии сплава. По увеличению эффективности защиты и способности повысить устойчивость СГФ слоев эти ИК располагаются в ряду: AlCl₃<CeCl₃<Ce(NO₃)₃<Y(NO₃)₃. Согласно результатам электрохимических испытаний образцов Al сплавов с СГФ пленкой наличие в 0.05 M NaCl Ce³⁺ и Y³⁺ приводит к торможению коррозии. Это обусловлено «залечиванием» дефектов в СГФ пленке, повышая этим индукционный период локальной коррозии и сохраняя СГФ свойства поверхности сплава. Коррозионные испытания в более концентрированном 0.5 M NaCl доказали высокую эффективность введения небольших количеств CeCl₃ и Y(NO₃)₃ для повышения устойчивости СГФ слоев ОДФК. При этом СГФ слои ОДФК, полученные на поверхности Al сплавов с лазерной обработкой, обеспечивают более эффективную его защиту в растворе NaCl, чем полученные на протравленной поверхности.