Коррозия меди в 5М изопропанольных растворах НС1 (стр. 7 из 7)
Рис.4. Зависимость скорости коррозии меди в 5М изопропанольных растворах НС1 от содержания Н2О в растворителе.
Неподвижный электрод. Комнатная температура. t=2 часа.
Рис.5. Поляризационные кривые на меди в растворах состава 5М НС1 + х М СuС12 + 10 мас.% Н2О в изопропиловом спирте.
Неподвижный электрод. Комнатная температура. Воздух.
х: 1-0; 2-10-4; 3-10-3; 4-10-2; 5-5.10-2; 6-10-1.
Рис.6. Зависимость электрохимической и общей скоростей коррозии, а также предельного катодного тока от концентрации CuC12 в растворах 5М НС1 + х М СuС12 + 10 мас.% Н2О в изопропиловом спирте. Неподвижный электрод. Комнатная температура. Воздух. х: 10-4;10-3;10-2; 5.10-2; 5-10-1.
1- iэх;2- iкор,общ; 3 - iпред; 4 - (iкор,общ - i0)
Рис.7.а) Анодные поляризационные кривые на меди в растворах состава 5М НС1 + х М СuС12 + 10 мас.% Н2О в изопропиловом спирте. Неподвижный электрод. Комнатная температура. Воздух. х: 1-10-4; 2-10-3; 3-10-2; 4-5.10-2; 5-10-1.
б) Нахождение порядка реакции анодной ионизации по данным рис. 7а.
На рис. 7a приведены анодные поляризационные кривые в системе 5М НС1 + 10% Н2О + х М СuС12. Порядок реакции анодной ионизации меди по Сu2+, определенный описанным выше методом, равен -1,4. Таким образом, и в средах с содержанием воды в растворителе 10 мас %, очевидно, увеличение скорости электрохимической коррозии с ростом Cu2+ обусловлено влиянием их на катодную реакцию (12).
В [[20]] отмечается, что перемешивание раствора (до 2000 об/мин вращающегося дискового электрода) в 1М изопропанольных растворах НС1 с 0,1М добавкой СuC12повышает общие коррозионные потери почти на порядок. Следовательно, в указанной среде процесс коррозии ограничен либо диффузией реагентов к поверхности электрода, либо скоростью отвода продуктов реакции. Причем диффузионные ограничения довольно легко снимаются путем перемешивания раствора. Облегчение коррозионного процесса меди в 5М растворе НС1 на основе смешанного растворителя, таким образом, можно связать с повышением скорости диффузии. Коэффициент диффузии (D) зависит, прежде всего, от температуры и вязкости среды, в которой происходит перенос вещества [[21]]:
, (50)
где В - коэффициент пропорциональности, зависящий от природы растворенного вещества; T- абсолютная температура; h - динамическая вязкость раствора. Так как все испытания проводились при постоянной температуре, то повышение скорости диффузии, предположительно, может быть обусловлено снижением вязкости электролитных композиций на основе смешанного растворителя по сравнению с безводными растворами. Поэтому во всех исследуемых коррозионных средах была измерена кинематическая вязкость (n), которая связана с динамической соотношением [21]:
h = n.d , (51)
где d - плотность раствора.
Концетрационная зависимость кинематической и динамической вязкостей от СuС12 показана на рис.8. Введение воды в растворитель в количестве 10 мас.% оказывает весьма слабое влияние на значения n и h. Таким образом, изменение вязкости растворов при переходе от у.б. 5М изопопанольных растворов НС1 с добавками СuС12 к аналогичным средам на основе смешанного водно-спиртового растворителя в изученном интервале концентраций CuC12 не может быть ответственным за увеличение скорости коррозии меди в последних.
Рис.8. Влияние концентрации CuC12 и воды в растворителе на кинематическую (1) и динамическую (2) вязкости в 5М изопропанольных растворах НС1. Температура - 18 0С.
а - у.б. растворитель; б - 10 мас.% Н2О в растворителе.
ВЫВОДЫ:
Изучено влияние ионов Cu2+ на коррозию меди в у.б. изопропанольных растворах состава 5М НС1 + х М СuС12 (х = 10-4 -10-1). Показано, что добавки СuC12 вызывают повышение iкор,общ, iэх и iпред с порядками по Cu2+ 0,12; 0,12; и 0,20 соответственно. Процесс анодной ионизации меди в указанных средах имеет отрицательный порядок по Cu2+ (-0.46), что связано с их ингибирующим действием на процесс анодной ионизации меди.
Исследовано влияние ионов Cu2+ на коррозионное и электрохимическое поведение меди в растворах состава 5М НС1 + х М СuС12 (х=10-4-10-1) в смешанном водно-спиртовом растворителе (10% Н2О). Показано, что ионы Cu2+ в концентрации 10-4-10-1 моль/л практически не оказывают влияния на предельный ток катодных поляризационных кривых, на скорость электрохимической коррозии и на общие коррозионные потери. В интервале CСuC12 10-2-10-1 моль/л все указанные параметры резко возрастают с порядком, близким к 1. Реакция анодной ионизации меди в средах на основе смешанного растворителя имеет порядок по Cu2+ , равный -1,40.
Коррозия меди в 5М у.б. и обводненных изопропанольных растворах НС1 с добавками CuС12протекает не на предельном токе и не связана с транспортными ограничениями окислителя-деполяризатора; iкор,общ> iэх во всем исследованном интервале концентраций CuC12и воды, что говорит о наличии неэлектрохимической составляющей коррозии.
Ведение 10 мас.% Н2О в среды с содержанием CuC12в количестве 10-4 - 10-2 моль/л вызывает небольшое снижение скорости коррозии в 5М изопропанольных растворах НС1, а в интервале СCu2+ 10-2-10-1 моль/л заметно стимулирует коррозию меди.
Определены кинематическая и динамическая вязкости всех изученных составов. Показано, что с повышением концентрации CuC12 вязкость растворов увеличивается; введение 10 мас.% Н2О в растворитель практически не сказывается на величинах nи h
[1]. Краткая химическая энциклопедия. М., 1964. Т.3. С.76-82.
[2]. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. М., Мир. Т.2. С.681-723.
[3]. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. М., 1959.
[4]. Рылкина М.В., Андреева Н.П., Кузнецов Ю.И. Влияние среды на депассивацию меди. //Защита металлов. 1993. Т.29. №2. С.207-214.
[5].Чернов Б.Б., Кузовлева К.Т., Овсянникова А.А. Коррозионное поведение меди в 3%-ном растворе хлорида натрия и морской воде. //Защита металлов. 1985. №1.
[6]. Астахова Р.К., Красиков В.С. К вопросу о поведении меди в солянокислых растворах. // Журн. прикл. химии. 1971. Т.44. №2. С.363-371.
[7]. Скорчелетти В.В., Степанов А.И., Куксенко Е.П. Анодное поведение сплавов системы медь-цинк в 0,1М растворе хлористого натрия. //Журн. прикл. химии. 1958. Т.31. №12. С.1823-1831.
[8]. Кузнецова Л.А., Коварский Н.Я. Электроосаждение и электрорастворение меди на электроде, предварительно модифицированном тиомочевиной. //Электрохимия. 1993. Т.29. №2. С.234-238.
[9]. Кузнецов С.А. Электрохимическое поведение меди в хлоридных и хлоридно-фторидных растворах. // Электрохимия. 1994. Т.27. №11. С..
[10]. Вахидов Р.С., Джемилев У.М., Селимов Ф.А., Хазиева А.Р. Анодное поведение меди в диметилсульфоксиде.// Электрохимия. 1993. Т.29. №8. С..
[11]. Атоносянц А.Г., Кучеренко А.В., Шумелов В.И. анодное растворение меди в водно-ацетонитрильных растворах нитрата меди (II). // Электрохимия. 1988. Т.24. №5. С.653.
[12]. Молодов А.И., Янов Л.А., Лосев В.В. Механизм коррозии меди в метаноле и н-пропаноле в присутствии кислорода. // Защита металлов. 1985. Т.21. №6. С.884-889.
[13]. Шарифулина И.И., Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И. Коррозия меди в метанольных растворах хлористого водорода. //Журн. Прикл. химии. 1977. Т.50. №10. С.2417.
[14]. Вигдорович В. И., Цыганкова Л. Е., Шарифулина И. И. Коррозия меди в этиленгликолевых растворах HСl. // Химия и хим. технология. 1977 №8, С.1179.
[15]. Шефер В., Дубинин А.Г. Анодное поведение меди в различных ратворителях в присутствии хлорид-ионов. //Электрохимия. 1996. Т.32. №3. С.333-338.
[16]. Цыганкова Л.Е., Вигдорович В.И., Бердникова Г.Г., Машкова Т.П. Анодная ионизация меди в растворах изо-С3Н7ОН–Н2О–НС1. //Электрохимия. 1998.Т.34. №8. С.848-854.
[17]. Бердникова Г.Г., Машкова Т.П., Ермолова Е.Е., Губанова Н.А., Шувалова С.И., Пашенцев А.В., Цыганкова Л.Е. Коррозия и электрохимическое поведение меди в системе НС1 - пропанол-2 - Н2О. //Вестник ТГУ. 1997. Т.2. Вып.1. С.12-18.
[18]. Алцыбеева А. И., Левин С. З., Ингибиторы коррозии металлов. Л.: Химия. 1968.
[19]. Карякин Ю.В., Ангелов М.И. Чистые химические реактивы, М. ; Химия. 1974. С.186.
[20]. Бердникова Г.Г. Автореферат канд. дис. Тамбов. 1998. 21с.
[21]. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер. с нем. - М: Мир, 1982. С.128-140.