RU2752488C1 - Protective coating and method of its application - Google Patents
Protective coating and method of its application Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752488C1 RU2752488C1 RU2020124833A RU2020124833A RU2752488C1 RU 2752488 C1 RU2752488 C1 RU 2752488C1 RU 2020124833 A RU2020124833 A RU 2020124833A RU 2020124833 A RU2020124833 A RU 2020124833A RU 2752488 C1 RU2752488 C1 RU 2752488C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphorus
- corrosion
- copper
- coating
- nanocomposite
- Prior art date
Links
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 12
- AHADSRNLHOHMQK-UHFFFAOYSA-N methylidenecopper Chemical class [Cu].[C] AHADSRNLHOHMQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- NHZOBHHXQKYQLW-UHFFFAOYSA-N [P].[Cu].[C] Chemical group [P].[Cu].[C] NHZOBHHXQKYQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 33
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000001941 electron spectroscopy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 7
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 6
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 6
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 6
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 4
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 4
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- -1 dibutyl phitolate Polymers 0.000 description 2
- 238000000426 electronic spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical class CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 229940045714 alkyl sulfonate alkylating agent Drugs 0.000 description 1
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010733 inhibited oil Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- YWXYYJSYQOXTPL-SLPGGIOYSA-N isosorbide mononitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[C@@H]1CO[C@@H]2[C@@H](O)CO[C@@H]21 YWXYYJSYQOXTPL-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к области защиты низколегированных и низкоуглеродистых сталей от коррозии в минерализованных водных средах, содержащих растворенный кислород и углекислый газ.The invention relates to the field of protection of metals from corrosion, in particular to the field of protection of low-alloy and low-carbon steels from corrosion in saline aqueous media containing dissolved oxygen and carbon dioxide.
Уровень техникиState of the art
Известно применение минеральных (нефтяных) масел с различными добавками (присадками) для создания защитных покрытий на металлах с целью предупреждения их коррозионного разрушения [Т.И. Богданова, Ю.Н. Шехтер Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии, - Москва: Химия, 1984, - 284 с., ил.]. Наиболее эффективны присадки на основе нитрованных масел [Патент №2017798 Шехтер Ю.Н, Богданова Т.И., Бакалейников В.М., Зубарева М.А., Шкаруба Е.В., Алиев А.Э., Усталов А.В. Защитный смазочный материал; Ю.Н. Шехтер, Н.Е. Легезин, С.А. Муравьева, Н.О. Мурызева. Коррозиологические принципы защиты внутренних поверхностей металлоизделий при помощи ингибиторов коррозии и ингибированных составов // Защита металлов, 1998, т. 33, №3, с. 239-246; Ю.Н. Шехтер, С.А. Муравьева, Н.Л. Пузевич, В.М. Подчинов, С.А. Егоров Использование ингибитора коррозии АКОР=1Б для повышения защитных свойств смазочных масел // 1998, т. 34, №3, с. 322-324]. Так, например, в патенте РФ №2017798 описан смазочный материал, содержащий базовую минерально-масляную основу, а также нитрованное минеральное масло, мыла синтетических жирных кислот, алкилсульфаты, алкилсульфанаты, бутиловые эфиры, поливинилбутил. Сочетание сложных и многообразных по химической природе присадок придает данному защитному смазочному материалу высокие антикоррозионные свойства. Недостатком этого смазочного защитного материала является его сложный состав, с чем связаны трудности его приготовления.It is known to use mineral (petroleum) oils with various additives (additives) to create protective coatings on metals in order to prevent their corrosion destruction [T.I. Bogdanova, Yu.N. Shekhter Inhibited oil compositions for corrosion protection, - Moscow: Chemistry, 1984, - 284 p., Ill.]. The most effective additives based on nitrated oils [Patent No. 2017798 Shekhter Yu.N., Bogdanova T.I., Bakaleinikov V.M., Zubareva M.A., Shkaruba E.V., Aliev A.E., Ustalov A.V. ... Protective lubricant; Yu.N. Shekhter, N.E. Legezin, S.A. Muravyova, N.O. Muryzev. Corrosion principles of protection of internal surfaces of metal products using corrosion inhibitors and inhibited compounds. Protection of metals, 1998, vol. 33, no. 3, p. 239-246; Yu.N. Shekhter, S.A. Muravyova, N.L. Puzevich, V.M. Podchinov, S.A. Egorov Using the corrosion inhibitor AKOR = 1B to improve the protective properties of lubricating oils // 1998, v. 34, no. 3, p. 322-324]. So, for example, RF patent No. 2017798 describes a lubricant containing a base mineral oil base, as well as nitrated mineral oil, synthetic fatty acid soaps, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, butyl ethers, polyvinyl butyl. The combination of additives, complex and diverse in chemical nature, gives this protective lubricant high anticorrosive properties. The disadvantage of this lubricating protective material is its complex composition, which is associated with the difficulties of its preparation.
Наиболее близким по технической сущности и заявляемому результату к заявляемому изобретению является защитное покрытие, включающее наноструктурированный защитный слой, который создают при взаимодействии поверхности стали с ингибитором коррозии N-тетрациклоалкинфосфоновой кислоты. Далее для повышения защитных свойств слоя его покрывают эпоксидной композицией, состоящей из эпоксидного полимера, дибутилфитолата, полиэтиленполиамина, толуола. Указанная композиция после полимеризации создает защитное покрытие [Патент РФ №2430996 Зубрицкая Н.Г., Бальцер А.Е., Базанов А.Г., Бабенко Т.Г., Иванова Т.В., Шукан И.В., Барскова Е.Н., Громов А.В., Подобаев А.Н., Реформатская И.И., Ащеулова И.И Защитное покрытие]. В соответствии с классификацией защитных покрытий [И.Л. Розенфельд, Ф.И. Рубинштейн, К.А. Жигалова. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Москва: Химия, 1987, 224 с.; ГОСТ РФ 9.032-74. Покрытия лакокрасочные] данное покрытие может быть названо ингибированным лакокрасочным покрытием, поскольку полимерная пленка эпоксидного полимера с добавками, отмеченными выше, создает именно лаковое (лакокрасочное покрытие). Недостаток покрытия, принятого за прототип, состоит в сложности состава, что усложняет технологию его приготовления и использования.The closest in technical essence and the claimed result to the claimed invention is a protective coating, including a nanostructured protective layer, which is created by the interaction of the steel surface with the corrosion inhibitor N-tetracycloalkinephosphonic acid. Further, to increase the protective properties of the layer, it is coated with an epoxy composition consisting of an epoxy polymer, dibutyl phitolate, polyethylene polyamine, and toluene. The specified composition after polymerization creates a protective coating [RF Patent No. 2430996 Zubritskaya N.G., Baltser A.E., Bazanov A.G., Babenko T.G., Ivanova T.V., Shukan I.V., Barskova E .N., Gromov AV, Podobaev AN, Reformatskaya II, Ashcheulova II Protective coating]. In accordance with the classification of protective coatings [I.L. Rosenfeld, F.I. Rubinstein, K.A. Zhigalova. Protection of metals from corrosion by paint and varnish coatings. Moscow: Chemistry, 1987, 224 p .; GOST RF 9.032-74. Paint and varnish coatings] this coating can be called an inhibited paint coating, since a polymer film of an epoxy polymer with the additives noted above creates precisely a varnish (paint and varnish) coating. The disadvantage of the coating taken as a prototype is the complexity of the composition, which complicates the technology of its preparation and use.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей заявляемого изобретения является максимально упростить по числу компонентов состав получаемого покрытия и использовать высокую химическую и адсорбционную активность модифицированных фосфором металлуглеродных нанокомпозитов. Для достижения поставленной задачи нами был использован модифицированный фосфором металлуглеродный нанокомпозит, полученный методом механохимического взаимодействия медьуглеродных наноструктур с полифосфатом аммония [Патент РФ №2694092, Мустакимов Р.В. Способ модификации металл/углеродных наноструктур полифосфатом аммония].The objective of the claimed invention is to simplify the composition of the resulting coating as much as possible in terms of the number of components and to use the high chemical and adsorption activity of phosphorus-modified metal-carbon nanocomposites. To achieve the set task, we used a phosphorus-modified metal-carbon nanocomposite obtained by the method of mechanochemical interaction of copper-carbon nanostructures with ammonium polyphosphate [RF Patent No. 2694092, Mustakimov R.V. Method for modifying metal / carbon nanostructures with ammonium polyphosphate].
Медьуглеродный нанокомпозит представляет собой наноразмерный медьсодержащий кластер, стабилизированный углеродными волокнами, состоящими из фрагментов полиацетилена и карбина с неспаренными электронами на стыках фрагментов. Благодаря такому строению исходный нанокомпозит легко вступает в реакцию с полифосфатом аммония, в результате которой фосфор восстанавливается и входит в углеродную оболочку медьуглеродного нанокомпозита между фрагментами углеродных волокон. При этом фосфор может быть связывающим звеном (линкером) с веществами поверхности металла.A copper-carbon nanocomposite is a nanosized copper-containing cluster stabilized by carbon fibers consisting of polyacetylene and carbine fragments with unpaired electrons at the junctions of the fragments. Due to this structure, the initial nanocomposite easily reacts with ammonium polyphosphate, as a result of which phosphorus is reduced and enters the carbon shell of the copper-carbon nanocomposite between the fragments of carbon fibers. In this case, phosphorus can be a linking unit (linker) with substances on the metal surface.
Техническим результатом, который достигается при использовании заявляемого способа, является получение прочных химических связей между атомами противокоррозионного покрытия и его прочное химическое сцепление с поверхностью стали.The technical result, which is achieved when using the proposed method, is to obtain strong chemical bonds between the atoms of the anticorrosive coating and its strong chemical adhesion to the steel surface.
Технический результат достигается тем, что порошок данного модифицированного медьуглеродного нанокомпозита смешивали с базовым минеральным маслом И-20, которое в исходном состоянии (в чистом виде) не обладает заметными защитными свойствами.The technical result is achieved by the fact that the powder of this modified copper-carbon nanocomposite was mixed with the base mineral oil I-20, which in its original state (in its pure form) does not have noticeable protective properties.
При смешивании масло И-20 с порошком модифицированного фосфором медьуглеродного нанокомпозита были получены масляные композиции, содержащие от 5 до 75% нанокомпозита. Предварительные опыты показали, что введение модифицированного фосфором медьуглеродного нанокомпозита в минеральное масло хотя и повышает эффективность защитного покрытия, однако это способствует снижению скорости коррозии стали на 10-30%. В ходе экспериментов было установлено, что нагревание образцов с покрытием из масла с добавлением модифицированного фосфором медьуглеродного нанокомпозита до 100-200°С повышает химическую активность нанокомпозита, в результате чего на поверхности образуется защитное покрытие, снижающее скорость коррозии в зависимости от концентрации модифицированного металлуглеродного нанокомпозита на 70-95%.By mixing the I-20 oil with the powder of a phosphorus-modified copper-carbon nanocomposite, oil compositions containing from 5 to 75% of the nanocomposite were obtained. Preliminary experiments have shown that the introduction of a phosphorus-modified copper-carbon nanocomposite into mineral oil, although it increases the effectiveness of the protective coating, but it helps to reduce the corrosion rate of steel by 10-30%. During the experiments, it was found that heating oil-coated samples with the addition of a phosphorus-modified copper-carbon nanocomposite to 100-200 ° C increases the chemical activity of the nanocomposite, as a result of which a protective coating forms on the surface, which reduces the corrosion rate depending on the concentration of the modified metal-carbon nanocomposite on 70-95%.
Изобретение основано на результатах экспериментальных исследований, полученных методом рентгеноэлектронной спектроскопии, который используется для определения типа химической связи атомов железа с фосфором, находящемся в составе модифицированного металлуглеродного нанокомпозита. [Зигбан К. и др. Электронная спектроскопия. - М.: Мир, 1971. - 493 с.; Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. // под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. - М.: Мир, 1987. - 600 с.].The invention is based on the results of experimental studies obtained by X-ray electron spectroscopy, which is used to determine the type of chemical bond of iron atoms with phosphorus contained in the modified metal-carbon nanocomposite. [Zigban K. et al. Electronic spectroscopy. - M .: Mir, 1971. - 493 p .; Surface analysis by Auger and X-ray photoelectron spectroscopy. // ed. D. Briggs, M.P. Sikha. - M .: Mir, 1987. - 600 p.].
Исследование методом рентгеноэлектронной спектроскопии показали, что происходит образование донорно-акцепторной связи атомов железа с фосфором, находящемся в составе металлуглеродного нанокомпозита при комнатной температуре и при нагреве до 500°С и выше.The study by X-ray electron spectroscopy showed that the formation of a donor-acceptor bond of iron atoms with phosphorus, which is in the composition of a metal-carbon nanocomposite, occurs at room temperature and when heated to 500 ° C and above.
Как показало исследование поверхности методом оптической микроскопии, при комнатной температуре на поверхности стали нанокомпозиты в минеральном масле образуют отдельные конгломераты (фиг. 1). В ходе термохимической активации происходит развал конгломератов модифицированного фосфором нанокомпозита при нагреве 50-100°С и распределение нанокомпозита в минеральном масле по всей поверхности покрытия (фиг. 2).As shown by the study of the surface by optical microscopy, at room temperature on the surface of steel nanocomposites in mineral oil form separate conglomerates (Fig. 1). In the course of thermochemical activation, the conglomerates of the phosphorus-modified nanocomposite disintegrate when heated to 50-100 ° C and the nanocomposite is distributed in mineral oil over the entire surface of the coating (Fig. 2).
Возможность осуществления заявляемого способа защиты низколегированных и низкоуглеродистых сталей от коррозии в водных средах подтверждается также экспериментальными данными (таблица 1, 2).The possibility of implementing the proposed method for protecting low-alloy and low-carbon steels from corrosion in aqueous media is also confirmed by experimental data (table 1, 2).
Скорость коррозии определяли по измерениям поляризационного сопротивления с помощью корозиметра «Моникорр».The corrosion rate was determined by measuring the polarization resistance using a Monicorr corosimeter.
Коррозионная среда: дистиллированная вода + 30 мг/л NaCl + 70 мг/л Na2SO4 - модель конденсата влаги в атмосферных условиях промышленных городов (ГОСТ 9,054-75).Corrosive environment: distilled water + 30 mg / l NaCl + 70 mg / l Na 2 SO 4 - a model of moisture condensate in the atmospheric conditions of industrial cities (GOST 9.054-75).
Условная (относительная) скорость коррозии величина безразмерная, отнесена к измеренной скорости коррозии образцов стали в указанном растворе без нанесения защитного (консервационного) слоя.The conditional (relative) corrosion rate is a dimensionless value, referred to the measured corrosion rate of steel samples in the specified solution without applying a protective (conservation) layer.
Подготовка образцов датчика «Моникор» перед применением. Образцы стали размером 20×20×2 мм зачищали наждачной бумагой (Р-600), Далее образец покрывали в два слоя цапонлаком, оставив в качестве рабочей поверхности 400 мм2. Измерение и обработка результатов соответствуют ГОСТ 9.514-99.Preparation of samples of the Monicor sensor before use. Steel samples 20 × 20 × 2 mm in size were smoothed with sandpaper (P-600), Then the sample was covered in two layers with zapon varnish, leaving 400 mm 2 as a working surface. Measurement and processing of results comply with GOST 9.514-99.
Далее образцы погружали в испытуемые защитные (консервационные) смазки на 5-7 мин. Образцы монтировали в датчик коррозиметра. Датчик с образцами погружали в модельные коррозиционную среду и проводили измерения скорости коррозии в течение 2 часов. За это время для всех испытуемых образцов скорость коррозии достигала постоянного значения. Это значение и использовали в дальнейшем при оценке защитного (ингибиторного) действия.Then the samples were immersed in the tested protective (conservation) lubricants for 5-7 minutes. The samples were mounted in a corrosion meter sensor. The sensor with the samples was immersed in a simulated corrosive environment and the corrosion rate was measured for 2 hours. During this time, for all tested samples, the corrosion rate reached a constant value. This value was used in the future to assess the protective (inhibitory) effect.
Часть образцов после нанесения защитной (консервационной) смазки подвергалась нагреву (термохимической активации) в муфельной печи в течение 20 мин при температурах 100 и 200°С.After applying a protective (conservation) lubricant, some of the samples were heated (thermochemical activation) in a muffle furnace for 20 min at temperatures of 100 and 200 ° C.
Состав испытуемых консервационных покрытий: Индустриальное масло И-20; то же с добавкой 1%, 5%, 30%, 50%, 75% модифицированного фосфором нанокомпозита.The composition of the tested conservation coatings: Industrial oil I-20; the same with the addition of 1%, 5%, 30%, 50%, 75% of the nanocomposite modified with phosphorus.
Условное обозначение образцов:Sample designation:
Фон (без нанесения покрытия);Background (uncoated);
0 - масло И-20 без добавок НК;0 - I-20 oil without NK additives;
номера 1, 5, 30, 50, 75 - соответствует концентрации НК в масле И-20.numbers 1, 5, 30, 50, 75 - corresponds to the concentration of NR in oil I-20.
Для характеристики степени подавления коррозионного процесса, в данном случае это связано с плотностью, сплошностью, непроницаемостью для водной фазы консервационного (защитного) слоя можно использовать показатель «Коэффициент торможения»: γ=v0/v, где v0 - скорость коррозии без добавления ингибиторов или других компонентов, v - скорость коррозии образца в тех же условиях, когда поверхность покрыта смазкой с ингибитором. Первый случай - это слой смазки И-20 без добавок, второй - это слой смазки, состав которых отражен в таблице 1.To characterize the degree of suppression of the corrosion process, in this case, it is associated with the density, continuity, impermeability to the water phase of the conservation (protective) layer, you can use the "Inhibition coefficient" indicator: γ = v 0 / v, where v 0 is the corrosion rate without the addition of inhibitors or other components, v is the corrosion rate of the sample under the same conditions when the surface is coated with a lubricant with an inhibitor. The first case is a layer of I-20 grease without additives, the second is a grease layer, the composition of which is reflected in Table 1.
Можно видеть, что состав с большим содержанием нанокомпозита становится эффективным при создании прочного поверхностного слоя только после термоактивации. В электрохимических и коррозионных измерениях часто используют величину, показывающую эффективность адсорбционного слоя при торможении коррозионного процесса.It can be seen that a composition with a high nanocomposite content becomes effective when creating a strong surface layer only after thermal activation. In electrochemical and corrosion measurements, a value is often used that indicates the effectiveness of the adsorption layer in inhibiting the corrosion process.
Степень защиты стали от коррозии Z %, определяют по формуле:The degree of protection of steel against corrosion Z% is determined by the formula:
где v0 - скорость коррозии без покрытия, г/м2 час;where v 0 is the rate of corrosion without coating, g / m 2 hour;
Vпокр - скорость коррозии с консервационным покрытием, г/м2 час.V pokr - corrosion rate with conservation coating, g / m 2 hour.
В таблице 3 приведены соответствующие показатели для исследованных покрытий.Table 3 shows the corresponding indicators for the investigated coatings.
Данная таблица также наглядно показывает высокую эффективность предложенного защитного покрытия. Таким образом, в ходе работы нами показана возможность создания прочных с высокой коррозионной активностью защитных покрытий.This table also clearly shows the high efficiency of the proposed protective coating. Thus, in the course of our work, we have shown the possibility of creating durable, highly corrosive protective coatings.
Промышленная применимость Industrial applicability
Предлагаемое защитное покрытие для низколегированных и низкоуглеродистых сталей существенно снижает скорость коррозии в водных средах полученного покрытия и его нанесение может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения.The proposed protective coating for low-alloy and low-carbon steels significantly reduces the corrosion rate in aqueous media of the resulting coating and its application can be carried out by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the declared purpose.
Использованная литератураReferences
1. Т.И. Богданова, Ю.Н. Шехтер. Ингибированные нефтяные составы для защиты от коррозии, - Москва: Химия, 1984, - 284 с., ил.1. T.I. Bogdanova, Yu.N. Schechter. Inhibited petroleum compositions for corrosion protection, - Moscow: Chemistry, 1984, - 284 p., Ill.
2. Патент №2017798, Шехтер Ю.Н., Богданова Т.И., Бакалейников ВМ., Зубарева М.А., Шкаруба Е.В., Алиев А.Э., Усталов А.В. Защитный смазочный материал.2. Patent No. 2017798, Shekhter Yu.N., Bogdanova TI, Bakaleinikov VM., Zubareva MA, Shkaruba EV, Aliev AE, Ustalov AV. Protective lubricant.
3. Ю.Н. Шехтер, Н.Е. Легезин, С.А. Муравьева, Н.О. Мурызева. Коррозиологические принципы защиты внутренних поверхностей металлоизделий при помощи ингибиторов коррозии и ингибированных составов // Защита металлов, 1998, т. 33, №3, с. 239-246.3. Yu.N. Shekhter, N.E. Legezin, S.A. Muravyova, N.O. Muryzev. Corrosion principles of protection of internal surfaces of metal products using corrosion inhibitors and inhibited compounds. Protection of metals, 1998, vol. 33, no. 3, p. 239-246.
4. Ю.Н. Шехтер, С.А. Муравьева, Н.Л. Пузевич, В.М. Подчинов, С.А. Егоров. Использование ингибитора коррозии АКОР=1Б для повышения защитных свойств смазочных масел // 1998, т. 34, №3, с. 322-324.4. Yu.N. Shekhter, S.A. Muravyova, N.L. Puzevich, V.M. Podchinov, S.A. Egorov. The use of corrosion inhibitor AKOR = 1B to improve the protective properties of lubricating oils // 1998, vol. 34, no. 3, p. 322-324.
5. Патент РФ №2430996, Зубрицкая Н.Г., Бальцер А.Е., Базанов А.Г., Бабенко Т.Г., Иванова Т.В., Шукан И.В., Барскова Е.Н., Громов А.В., Подобаев А.Н., Реформатская И.И., Ащеулова И.И. Защитное покрытие.5. RF patent No. 2430996, Zubritskaya N.G., Baltser A.E., Bazanov A.G., Babenko T.G., Ivanova T.V., Shukan I.V., Barskova E.N., Gromov A.V., Podobaev A.N., Reformatskaya I.I., Ashcheulova I.I. Protective covering.
6. И.Л. Розенфельд, Ф.И. Рубинштейн, К.А. Жигалова Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. Москва: Химия, 1987, 224 с.6.I.L. Rosenfeld, F.I. Rubinstein, K.A. Zhigalova Protection of metals from corrosion by paint and varnish coatings. Moscow: Chemistry, 1987, 224 p.
7. ГОСТ РФ 9.032-74. Покрытия лакокрасочные.7. GOST RF 9.032-74. Paint and varnish coatings.
8. Патент РФ №2694092, Мустакимов Р.В. Способ модификации металл/углеродных наноструктур полифосфатом аммония.8. RF patent №2694092, Mustakimov R.V. Method for modifying metal / carbon nanostructures with ammonium polyphosphate.
9. Зигбан К. и др. Электронная спектроскопия. - М.: Мир, 1971. - 493 с.9. Zigban K. et al. Electronic spectroscopy. - M .: Mir, 1971. - 493 p.
10. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. - М.: Мир, 1987. - 600 с.10. Surface analysis by Auger and X-ray photoelectron spectroscopy. Ed. D. Briggs, M.P. Sikha. - M .: Mir, 1987 .-- 600 p.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020124833A RU2752488C1 (en) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | Protective coating and method of its application |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020124833A RU2752488C1 (en) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | Protective coating and method of its application |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752488C1 true RU2752488C1 (en) | 2021-07-28 |
Family
ID=77226142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020124833A RU2752488C1 (en) | 2020-07-16 | 2020-07-16 | Protective coating and method of its application |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752488C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59115368A (en) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Yamabumi Yuka Kk | Rustproof, corrosionproof composition |
| RU2017798C1 (en) * | 1992-11-04 | 1994-08-15 | Юлий Наумович Шехтер | Protective lubricant material |
| RU2367538C1 (en) * | 2008-04-21 | 2009-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Coating for casting moulds at centrifugal casting of copper alloys |
| RU2430996C2 (en) * | 2009-10-08 | 2011-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" | Protective coating |
| RU2478675C2 (en) * | 2007-05-08 | 2013-04-10 | Фёстальпине Шталь Гмбх | Corrosion-protective system for metals and anticorrosion pigment therefor |
| RU2694092C1 (en) * | 2018-11-08 | 2019-07-09 | Ростислав Валерьевич Мустакимов | Method of modifying metal/carbon nanostructures with ammonium polyphosphate |
-
2020
- 2020-07-16 RU RU2020124833A patent/RU2752488C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59115368A (en) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Yamabumi Yuka Kk | Rustproof, corrosionproof composition |
| RU2017798C1 (en) * | 1992-11-04 | 1994-08-15 | Юлий Наумович Шехтер | Protective lubricant material |
| RU2478675C2 (en) * | 2007-05-08 | 2013-04-10 | Фёстальпине Шталь Гмбх | Corrosion-protective system for metals and anticorrosion pigment therefor |
| RU2367538C1 (en) * | 2008-04-21 | 2009-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет | Coating for casting moulds at centrifugal casting of copper alloys |
| RU2430996C2 (en) * | 2009-10-08 | 2011-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" | Protective coating |
| RU2694092C1 (en) * | 2018-11-08 | 2019-07-09 | Ростислав Валерьевич Мустакимов | Method of modifying metal/carbon nanostructures with ammonium polyphosphate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Asemani et al. | Effect of zirconium conversion coating: Adhesion and anti-corrosion properties of epoxy organic coating containing zinc aluminum polyphosphate (ZAPP) pigment on carbon mild steel | |
| Ivušić et al. | Synergistic inhibition of carbon steel corrosion in seawater by cerium chloride and sodium gluconate | |
| Dastgheib et al. | Evaluation of corrosion inhibition of mild steel in 3.5 wt% NaCl solution by cerium nitrate | |
| Ouakki et al. | Inorganic compound (apatite doped by Mg and Na) as a corrosion inhibitor for mild steel in phosphoric acidic medium | |
| Salleh et al. | Corrosion inhibition of carbon steel using palm oil leaves extract | |
| Ayoola et al. | Corrosion inhibitive effects of calcium-modified zinc phosphate coating on A36 mild steel | |
| Fadhil et al. | Ceramics coating materials for corrosion control of crude oil distillation column: Experimental and theoretical studies | |
| Cheng et al. | Microstructure and tribocorrosion behavior of Al2O3/Al composite coatings: role of Al2O3 addition | |
| Idora et al. | Effect of zinc coating thickness on corrosion performance of mild steel in atmospheric and seawater environment | |
| RU2752488C1 (en) | Protective coating and method of its application | |
| Durowaye et al. | Corrosion Inhibition of Mild Steel in Acidic Medium by Methyl Red (2, 4-Dimethylamino-2'-carboxylazobenzene) | |
| Barnum et al. | Action of Rust-Preventive Oils | |
| Oki et al. | Performance of mild steel in nitric acid/carica papaya leaf extracts corrosion system | |
| Yetri et al. | Corrosion Behavior of Environmental Friendly Inhibitor of Theobroma cacao Peels Extract for Mild Steel in NaCl 1.5 M. | |
| Semiletov et al. | Surface modification of aluminum alloy AMg6 by ethanol solutions of alkyl phosphates | |
| Shabanova et al. | XPS investigation of adsorption protective layers based on industrial inhibited oil | |
| Na et al. | Corrosion behavior of Zn, Zn-Mg-Al, and Al-Si alloy coated steel sheet in a simulated marine environment | |
| JPH03107469A (en) | Zinc plated material having phosphate chemical conversion coating film excellent in bare corrosion resistance | |
| Singh et al. | Morphological and corrosion studies of ammonium phosphate and caesium nitrate treated Al coating deposited by arc thermal spray process | |
| Loto | Inhibition Studies of the Synergistic Effect of Rosemary oil and Zinc oxide on S41003 Ferritic Steel Corrosion in Dilute Sulphuric and Hydrochloric Acid Solutions. | |
| Sobaih et al. | Analysis of corrosion behaviour of carbon steel in a Qatari GTL plant process water | |
| Habibi et al. | Ethylene Glycol-water Based Graphene Oxide Nanofluid as Corrosion Inhibitor in Automotive Radiator | |
| Reshetnikov et al. | A study of benzotriazole and mercaptobenzothiazole as inhibiting additives to mineral oil | |
| Ismail et al. | Effect of pH and immersion time on the corrosion protection of SDBS: ZnSO4 pretreated mild steel in sodium chloride solution | |
| Golyshev et al. | Enhancing corrosion resistance of copper-based materials through cold gas dynamic spray coatings and passivation treatments |