Электрохимическое исследование защиты углеродистой стали супергидрофобным покрытием в условиях 100%-ой влажности и наличия в воздухе стимуляторов коррозии

100%-ая влажность и наличие в воздухе таких стимуляторов коррозии, как СО2, NH3 и H2S, характерны для животноводческих помещений. В этих условиях на поверхности металлов формируется поверхностная фазовая пленка влаги, в которой растворяются указанные микропримеси воздуха и практически полностью гидратируются с образованием NH4OH и кислот H2CO3 и H2S. Методом потенциодинамической поляризации изучена коррозия и кинетика электродных процессов на стали с супергидрофобным покрытием в фоновом растворе NaCl (используемом для обеспечения достаточной электропроводности), насыщенном попарно СО2 и NH3, NH3 и H2S. Аналогичные исследования проведены с электродами без покрытия. Супергидрофобное покрытие получено на основе лазерного текстурирования поверхности с последующей гидрофобизацией фтороксисиланом (угол смачивания 165±2°, угол скатывания 3±1°). Рассмотрено влияние продолжительности экспозиции электродов в растворе (0,25…168 ч) на кинетику электродных процессов и скорость коррозии стали. В присутствии продуктов растворения СО2 и NH3 скорость коррозии электрода с супергидрофобным покрытием на вторые и третьи сутки экспозиции примерно на порядок, а на четвертые и седьмые – более, чем на порядок, ниже, чем без покрытия. В течение всего времени пребывания электродов в растворе анодный процесс на супергидрофобном электроде заторможен по сравнению с незащищенным электродом. Среда, содержащая продукты растворения NH3 и H2S, оказывается более агрессивной, чем предыдущий раствор. Поэтому скорость коррозии и электродов без покрытия, и с покрытием здесь выше, чем в последнем. Скорость коррозии электродов с супергидрофобным покрытием в исследуемый период лишь в 1,5…2,5 раза ниже, чем электродов без покрытия. В течение первых суток экспозиции анодный процесс заторможен, а в последующие 144 часа, наоборот, облегчен по сравнению с незащищенным электродом. С учетом коррозивности хлоридного раствора проанализировано возможное влияние продуктов растворения агрессивных микропримесей воздуха в отсутствие фоновой соли

1. Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Shel N.V., Knyazeva L.G., Dorokhov A.V., Uryadnikov A.A. Protection of carbon steel against atmospheric corrosion by volatile inhibitors of IFKhAN series at high concentrations of CO2, H2S and NH3 // Int. J. Corros. Scale Inhib. – 2018. – V. 7, № 2. – C. 175-184. doi: 10.17675/2305-6894-2018-7-2-5.

2. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Шель Н.В., Князева Л.Г., Урядников А.А., Дорохов А.В. Электрохимическая оценка защитной эффективности ингибитора ИФХАН-114 при атмосферной коррозии стали в условиях животноводческих помещений, содержащих повышенные концентрации CO2, NH3 и H2S // Коррозия: материалы, защита. – 2019. – № 1. – C. 22-26.

3. Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства, применение // Успехи химии. – 2008. – Т. 77, № 7. – С. 619-638.

4. Boinovich L.B., Emelyanenko A.М. A wetting experiment as a tool to study the physicochemical processes accompanying the contract of hydrophobic and superhydrophobic materials with aqueous media // Adv. Colloid Interface Sci. – 2012. – V. 179. – P. 133-141.

5. Boinovich L.B., Emelyanenko K.A., Domantovsky A.G., Emelyanenko A.M. Laser tailoring the surface chemistry and morphology for wear, scale and corrosion resistant superhydrophobic coatings // Langmuir. – 2018. – V. 34, № 24. – P. 7059-7066.

6. Boinovich L.B., Gnedenkov S.V., Alpysbaeva D.A., Egorkin V.S. Emelyanenko A.M., Sinebryukhov S.L., Zaretskaya A.K. Corrosion resistance of composite coatings on low-carbon steel containing hydrophobic and superhydrophobic layers in combination with oxide sublayers // Corros. Sci. – 2012. – V. 55. – P. 238-245.

7. Алпысбаева Д.А., Вершок Д.Б., Емельяненко А.М., Батищев О.В., Кузнецов Ю.И., Бойнович Л.Б. Супергидрофобизация низкоуглеродистой стали с конверсионными покрытиями // Коррозия: материалы, защита. – 2013. – № 8. – С. 42-47.

8. Emelyanenko K.A., Sanzharovsky N.A., Chulkova E.V., Ganne A.A., Emelyanenko A.M., Boinovich L.B. Superhydrophobic corrosion resistant coatings for copper via IR nanosecond laser processing // Materials Research Express. – 2018. – V. 5, № 11. – Article ID 115001.

9. Hua Z., Yang J., Wang T., Liu G., Zhang G. Transparent surface with reversibly switchable wettability between superhydrophobicity and superhydrophilicity // Langmuir. – 2013. – V. 29. – P. 10307-10312.

10. Wang G., Zhang T.Y. Easy route to the wettability cycling of copper surface between syperhydrophobicity and superhydrophilicity // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2012. – V. 4. – P. 273-279.

11. Patra S., Sarkar S., Bera S.K., Paul G.K., Ghoch R. Influence of surface topography and chemical structure on wettability of electrodeposited ZnO thin films // Appl. Phys. – 2010. – V. 108. – P. 083507-083512.

12. Вигдорович В.И., Шель Е.Ю., Цыганкова Л.Е., Шель Н.В., Урядников А.А. Влияние концентрации ионов водорода на кинетику парциальных электродных реакций на стали с супергидрофобной поверхностью в кислых хлоридных средах // Коррозия: материалы, защита. – 2017. – № 4. – С. 1-11.

13. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M., Modestov A.D., Domantovsky A.G., Emelyanenko K.A. Not simply repel water: the diversified nature of corrosion protection by superhydrophobic coatings // Mendeleev Communications. – 2017. – V. 27, № 3. – P. 254-256.

14. Ou J., Liu M., Li W., Xue M., Li C. Corrosion behavior of superhydrophobic surfaces of Ni alloys in NaCl solutions // Appl. Surf. Sci. – 2012. – V. 258. – P. 4724-4728.

15. Abelev E., Ramanarayanan T.A., Bernasek S.L. Iron corrosion in CO2/brine at low H2S concentrations: an electrochemical and surface science study // J. Electrochem. Soc. – 2009. – V. 156, № 9. – P. C331-C339.

16. Цыганкова Л.Е., Альшика Н., Костякова А.А. Исследование ингибирования серводородной коррозии стали в синтетической пластовой воде комплексным методом // Практика противокоррозионной защиты. – 2019. – Т. 24, № 3. – С. 14-21. doi: 10.31615/j. corros.prot.2019.93.3-2