Электродные реакции на латунном и медном электродах в растворах ингибиторов коррозии на основе фосфоновых кислот

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

5. Tromans D. Ru-hong Sun Anodic Polarization Behavior of Copper in Aqueous Chloride/Benzotriazole Solutions // Journal of the Electrochemical Society. 1991. V. 138 (11). Р. 3235−3244.
6. Hong Y., Devarapalli V.K., Roy D., Babu S. V. Synergistic roles of dodecyl sulfate and benzotriazole in enhancing the efficiency of CMP of copper // Journal of the Electrochemical Society. 2007. V. 154 (6). Р. Н444-Н453.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, код проекта 08−03−194.
Поступила в редакцию 15 мая 2013 г.
Skrypnikova E.A., Kaluzhina S.A., Provotorova Y.I. BENZOTRIAZOLE INHIBITIVE ACTION ON COPPER LOCAL ACTIVATION IN ALKALINE-NITRATE SOLUTION UNDER DIFFERENT TEMPERATURES
The data on the use of benzotriazole (BTAH) for copper protection against local activation in alkaline-nitrate solutions under 20 ^ 60 °C temperatures are presented. It is shown, that BTAH inhibits copper LA according to adsorption-polymerization mechanism at investigated systems, and its efficiency grows under additive concentration and temperature of background solution increase.
Key words: copper- benzotriazole- local activation- temperature.
УДК 541. 13:621. 383
ЭЛЕКТРОДНЫЕ РЕАКЦИИ НА ЛАТУННОМ И МЕДНОМ ЭЛЕКТРОДАХ В РАСТВОРАХ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ
© В. Н. Стацюк, Л. А. Фогель, С. Айт, А.Б. Иманбаева
Ключевые слова: латунь- медь- фосфонаты- циклические вольтамперные кривые.
Установлены особенности электродных реакций на латунном и медном электродах в растворах, содержащих нитрилтриметиленфосфоновою кислоту (НТФ) и оксиэтилдифосфоновою кислоту (ОЭДФ). Проведен анализ циклических вольтамперных кривых на латунном и медном электродах в исследуемых растворах в зависимости от концентрации комплексонов и величины начального потенциала Е". Исходя из циклических вольтамперных кривых, сделан вывод о различной реакционной способности исследуемых фосфонатов и продуктов их анодных и катодных реакций на латунном и медном электродах, что может быть использовано для установления природы коррозионных процессов, протекающих на поверхности исследуемых электродов.
ВВЕДЕНИЕ
Фосфоновые кислоты и их композиции с ионами металлов находят широкое применение в качестве ингибиторов коррозии черных, цветных металлов и их сплавов. Коррозионные процессы на этих металлах имеют электрохимическую природу, основанную на протекании сопряженных катодных и анодных реакций. Известно, что использование фосфонатных ингибиторов осуществляется преимущественно за счет торможения катодных реакций [1−4]. При исследовании коррозионных процессов с участием комплексонов (НТФ и ОЭДФ) и комплексонатов принимается во внимание, как правило, изменение скорости коррозии исследуемых объектов. Однако при этом остается неясной природа наблюдаемых явлений. Для того чтобы понять особенности влияния на коррозионные процессы НТФ и ОЭДФ, обладающих разной реакционной способностью, наиболее информативными в этом отношении могут быть электрохимические методы, в т. ч. циклические вольтамперные кривые.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Электрохимическое исследование проводили на потенциостате АСМ 01ЬЬЛС (Великобритания) в трехэлектродной электрохимической ячейке при 25 °C. Рабочими электродами служили латунный и медный дисковые электроды с видимой поверхностью 0,25 см². В качестве вспомогательного электрода использовали
платиновый электрод с поверхностью 2 см², а электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод Ag/AgCl, нас. KCl. Фоновым электролитом был раствор 0,3 М Na2SO4.
На рис. 1 (а-е) представлены циклические вольтам-перные кривые, снятые на латунном электроде в растворе 0,3 М Na2SO4 для разных концентраций НТФ и ОЭДФ. Циклические вольтамперные кривые на рис. 1 были получены в интервале потенциалов от Ен = 0,5 В до конечного потенциала Ек = -1,3 В с последующим изменением направления развертки потенциала на противоположное. Кривая 1 на представленных рисунках получена на обновленной поверхности латунного электрода, а последующие кривые 2−7 — на необновленной поверхности этого электрода. Сопоставляя вольтам-перные кривые для одинаковой концентрации ОЭДФ и НТФ (С = 3,9−10−4 М) в исследуемом растворе (рис. 1а, 1 б), следует отметить существенное отличие этих кривых. Если на циклических вольтамперных кривых для ОЭДФ (рис. 1б) наблюдается единственный четко выраженный максимум (А), величина тока которого увеличивается без изменения потенциала (Е = 0,05 В) по мере последовательного снятия вольтамперных кривых, то в присутствии НТФ в аналогичных условиях максимум (А) в процессе циклирования существенно трансформируется (рис. 1а).
Вместо единственного максимума (А), полученного на обновленной поверхности латунного электрода (рис. 1а, кривая 1), на последующих кривых (2−7) наблюдаются два максимума. Первый максимум фиксируется
2325
при потенциалах, более положительных, чем Е ~ 0 В. Величина тока этого максимума систематически увеличивается по мере роста числа циклов без существенного изменения его потенциала, а другой более слабо выраженный максимум с увеличением числа циклов становится более пологим, смещаясь в область более отрицательных потенциалов.
С ростом концентрации исследуемых комплексонов наблюдаемое отличие на циклических вольтамперных кривых заметно усиливается. Кроме раздвоения максимума (А) на вольтамперной кривой (рис. 1 В, кри-
вая 1) наблюдается максимум (Б) при Е = -0,65 В. В процессе циклирования величина тока этого максимума уменьшается, достигая предельного значения. При
более отрицательных потенциалах Е------0,8 В (рис. 1в)
наблюдается небольшая волна, величина тока которой увеличивается с ростом концентрации НТФ. В процессе циклирования эта волна практически исчезает (рис. 1 В, кривые 2−7), а вместо нее на вольтамперных кривых фиксируется волна с пологим максимумом при более отрицательных потенциалах.
1к, мкА
Е, В
а)
I к, мкА
Е, В
в)
I к-мкА
б)
I к, мкА
Е, В
г)
I к-мкА
Е- В
е)
Рис. 1. Циклические вольтамперные кривые латунного электрода в растворе 0,3 М № 2Б04 при разных концентрациях НТФ (а, в, д) и ОЭДФ (б, г, е) (М): а, б — 3,9-Ю-4- в, г — 8,5−10−3- д, е — 1,7−10−2
2326
В отличие от циклических вольтамперных кривых, полученных на латунном электроде в электролите 0,3 М № 2804 + 3,2−10−3 НТФ, в электролите 0,3 М № 2804 + + 3,2−10−3 ОЭДФ существенных изменений на вольтамперных кривых не наблюдается (рис. 1г). На полученных вольтамперных кривых имеет место некоторое
увеличение тока при Е-----0,9 В. В том случае, когда
концентрация НТФ равна 1,7−10−2 М (рис. 1д), раздвоения максимума (А) не наблюдается, как это имеет место на рис. 1а, 1б. С увеличением концентрации НТФ величина тока максимумов (А), (Б) и волны (В), полученных на обновленной поверхности электрода, увеличивается. Однако при повторном снятии вольтампер-ной кривой на необновленной поверхности электрода величина тока максимума (А) сначала заметно уменьшается, а затем несколько увеличивается (рис. 1д, кривые 2−7). В аналогичных условиях в процессе последовательного снятия катодных и анодных вольтамперных кривых в исследуемом интервале потенциалов на вольтамперных кривых, полученных из растворов, содержащих ОЭДФ (рис. 1е), наблюдается лишь увеличение тока максимума (А). Пологий максимум (В) при Е = -0,95 В с ростом концентрации ОЭДФ увеличивается.
Установлено, что изменения, наблюдаемые на катодной части циклических вольтамперных кривых из
раствора, содержащего НТФ, зависят от интервала потенциалов, в котором фиксировались кривые. В том случае, если значение начального потенциала Ен смещается в область более отрицательных потенциалов от 0,5 до -0,2 В, появление двух максимумов на вольтамперных кривых Е1 ~ 0,05 В и Е2 ~ 0,3 В практически не наблюдается. В этом случае на циклических вольтамперных кривых, снятых на латунном электроде в ис-
Рис. 2. Изменение величины тока максимума (А) от концентрации НТФ (кривая 1) и ОЭДФ (кривая 2)
Е, мВ
Е, мВ
а)
Е, мВ
Е, мВ
Рис. 3. Циклические вольтамперные кривые медного электрода в растворе 0,3 М № 2804 при разных концентрациях НТФ (а, в) и ОЭДФ (б, г) (М): а, б — 3,9-Ю-4- в, г — 8,5−10−3
2327
Рис. 4. Изменение величины тока максимума (А) от концентрации НТФ (кривая 1) и ОЭДФ (кривая 2)
следуемом диапазоне концентраций НТФ, наблюдается единственный максимум тока (А), подобно максимуму, характерному для ОЭДФ. При небольших концентрациях НТФ и ОЭДФ величина тока максимума (А) на вольтамперных кривых, снятых на обновленной поверхности латунного электрода в интервале потенциалов от 0,2 В до -1,3 В, увеличивается с ростом концентрации НТФ и ОЭДФ, однако при концентрациях, больших, чем 1,3 10−3 М, величина тока максимума (А) уменьшается. Это хорошо видно на рис. 2 из зависимости величины тока максимума (А) от концентрации НТФ (кривая 1) и ОЭДФ (кривая 2).
На рис. 3а, 3б приведены циклические вольтампер-ные кривые на медном электроде в растворе 0,3 М
Ка2Б04 в присутствии 3,9−10 М и 8,5−10 М НТФ и ОЭДФ в интервале потенциалов от 0,2 до -1,3 В с последующим изменением направления развертки потенциала на противоположное до достижениения начального потенциала.
Сходные исследования были проведены также на медном электроде. При сопоставлении циклических вольтамперных кривых медного электрода в растворе 0,3 М Ка2Б04 в присутствии НТФ (рис. 3а, 3в) и ОЭДФ (рис. 3б, 3г) видно, что максимумы тока (А) и (Б) на этих рисунках существенно отличаются. Так, максимум (А) на рис. 3а, 3 В заметно более пологий, а величина его тока меньше, чем на рис. 3б, 3 г. На рис. 4 приведена зависимость изменения тока максимума (А), полученного на обновленной поверхности медного электрода, от концентрации НТФ и ОЭДФ
Согласно рис. 4 (кривые 1, 2), величина тока максимума (А) в интервале концентраций ОЭДФ и НТФ от 3,9-Ю-4 М до 1,7−10−3 М растет, а при более высоких концентрациях понижается.
С изменением начального потенциала снятия вольтамперных кривых в интервале от 200 до 500 мВ при постоянстве конечного потенциала, равного -1300 мВ, величина тока максимумов (А) и (Б) на циклических вольтамперных кривых, снятых на медном электроде в растворах с постоянной концентрацией НТФ и ОЭДФ, изменяется (рис. 5). Согласно рис. 5 по мере смещения начального потенциала в область более положительных значений величина тока максимума (А) увеличивается, что может быть связано с увеличением степени заполнения поверхности медного электрода продуктами анодного растворения меди в исследуемых растворах. В процессе снятия катодных вольтамперных кривых от выбранных начальных потенциалов продукты анодных реакций, обладающие электрохимической активностью, восстанавливаются. Это обстоятельство как раз и приводит к появлению максимума (А) на катодных вольтамперных кривых.
а)
б)
Рис. 5. Циклические вольтамперные кривые на медном электроде в растворах 0,3 М № 2804 + 8,5−10 М НТФ (а) и 0,3 М №а2804 + + 8,5−10−3 М ОЭДФ (б), снятые от разных начальных потенциалов (мВ): 1 — 200- 2 — 300- 3 — 400- 4 — 500
2328
Из вольтамперных кривых, представленных на рис. 5а, 5б, значение потенциала максимума (А) практически не зависит от начального потенциала. В тех же условиях при изменении начального потенциала от 200 до 500 мВ (рис. 5а) значение потенциала максимума (Б) смещается в область более положительных потенциалов от----900 мВ при Е

Статистика по статье
  • 32
    читатели
  • 15
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц. сети

Ключевые слова
  • ЛАТУНЬ,
  • МЕДЬ,
  • ФОСФОНАТЫ,
  • ЦИКЛИЧЕСКИЕ ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ КРИВЫЕ,
  • BRASS,
  • COPPER,
  • PHOSPHONATES,
  • CYCLIC POTENTIODYNAMIC CURVES

Аннотация
научной статьи
по химии, автор научной работы & mdash- Стацюк Вадим Николаевич, Фогель Лидия Алексеевна, Айт Сауык, Иманбаева Алима Болатовна

Установлены особенности электродных реакций на латунном и медном электродах в растворах, содержащих нитрилтриметиленфосфоновою кислоту (НТФ) и оксиэтилдифосфоновою кислоту (ОЭДФ). Проведен анализ циклических вольтамперных кривых на латунном и медном электродах в исследуемых растворах в зависимости от концентрации комплексонов и величины начального потенциала Е н. Исходя из циклических вольтамперных кривых, сделан вывод о различной реакционной способности исследуемых фосфонатов и продуктов их анодных и катодных реакций на латунном и медном электродах, что может быть использовано для установления природы коррозионных процессов, протекающих на поверхности исследуемых электродов.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой