Inhibitori de coroziune naturali pentru oțelul carbon

1. Introducere

În mod tradițional, reducerea coroziunii a fost gestionată prin diverse metode, incluzând protecția catodică, controlul procesului, reducerea conținutului de impurități metalice și aplicarea tehnicilor de tratare a suprafeței, precum și încorporarea aliajelor adecvate. Cu toate acestea, utilizarea inhibitorilor de coroziune s-a dovedit a fi cea mai ușoară și mai ieftină metodă de protecție împotriva coroziunii și de prevenire în medii acide. Acești inhibitori încetinesc viteza de coroziune și, astfel, împiedică pierderile monetare datorate coroziunii metalice pe vase industriale, echipamente sau suprafețe. Inhibitorii anorganici și organici sunt toxici și costisitori și, prin urmare, s-a concentrat recent atenția asupra dezvoltării metodelor benigne din punct de vedere ecologic pentru întârzierea coroziunii. Mulți cercetători s-au concentrat recent asupra metodelor de prevenire a coroziunii folosind inhibitori naturali pentru oțelul moale în soluții acide pentru a imita procesele industriale. [1]

2. Coroziunea

Coroziunea poate fi definită ca fiind procesul care cuprinde reacțiile chimice și electrochimice dintre un material, de obicei un metal, și mediul său, proces care produce o deteriorare a materialului și a proprietăților sale. Deteriorarea este însă aplicabilă și altor materiale, nemetalice ca sticlă, beton și altele. [2]

Coroziunea oțelului este un proces electrochimic care are loc în etape. Atacul inițial apare la zonele anodice de pe suprafață, unde ionii de Fe2+ ajung în soluție. Electronii sunt eliberați din anod și se deplasează prin structura metalică în locurile catodice adiacente de pe suprafață, unde se combină cu oxigen și apă pentru a forma ioni de hidroxil. Acestea reacționează cu ionii de Fe2+ din anod pentru a produce hidroxid feros, care este oxidat în continuare în aer pentru a produce oxid feric hidratat (adică rugină roșie). [3]

Suma acestor reacții poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:

Fe + 3O2 + 2H2O = 2Fe2O3H2O

Fiind un proces nedorit, distructiv cu urmări economice negative importante, el poate fi combătut în cunoștință de cinetica reacțiilor anodice și catodice implicate prin următoarele modalități principale:

- Alegerea adecvată a materialelor de construcție, și a modului de prelucrare a lor pentru utilaje, piese, etc.;

- Micșorarea agresivității mediului coroziv;

- Protecții electrochimice anodice și catodice;

- Aplicarea de straturi protectoare din materiale anorganice sau organice;

- Prevenirea coroziunii prin măsuri tehnologice de exploatare a construcției metalice;

a. Protecția împotriva coroziunii

Protecția materialelor, în special a structurilor metalice, împotriva coroziunii se realizează prin trei metode principale: protecția catodică, protecția anodică și utilizarea inhibitorilor de coroziune.

Dintre aceste metode, inhibarea coroziunii este cea mai economică, practică și convenabilă tehnică pentru a controla coroziunea pe metale în mediu apos. Inhibitorii de coroziune controlează dizolvarea metalului, precum și consumul de acid. Inhibitorii sunt adsorbiți pe suprafața metalică, formând o barieră protectoare și interacționează cu siturile de reacție anodice sau catodice pentru a reduce oxidarea sau reducerea reacțiilor de coroziune. Majoritatea inhibitorilor bine cunoscuți sunt compuși organici care conțin grupări funcționale electronegative și electroni π în legături duble sau triple conjugate și prin urmare prezintă proprietăți inhibitoare bune prin furnizarea de electroni din orbitalii π. [4]