金属の腐食と腐食抑制剤より少なく伝導性媒体の効率
Summary
材料の腐食に関連付けられているプロセスのテストしばしば非水溶液環境では特に難しくなります。バイオ燃料、バイオエタノールを含む特にそれらなど非水溶液環境の腐食挙動の短期的および長期的なテストのための異なる方法を紹介します。
Abstract
材料の腐食は、多くのアプリケーションで異なる材料のための制限要因をすることができます。したがってより腐食プロセスを理解、それらを防ぐため、それらと関連付けられる損傷を最小限に抑えるために必要です。腐食プロセスの最も重要な特徴の 1 つは、腐食速度です。腐食速度の測定は、しばしば非常に困難また更に不可能などのバイオ燃料より少なく伝導性、非水溶液環境では特に。ここで、バイオ燃料の腐食速度の測定および防錆保護の効率の 5 つの異なる方法を紹介: 静的実験 (i)、(ii) 動的テスト、(iii) (iv) に逆流クーラーと電気化学的測定と静的テスト、2 電極配置と (v) 3 電極の配置で。静的試験は材料・機器装置、低需要のために有利であります。動的テストより厳しい条件下での金属材料の腐食速度のテストのためことができます。クーラーの逆流を持つ静的テストは酸化または不活性雰囲気の存在下で高温で粘度が高い (例えば、エンジン オイル) の環境でテストできます。電気化学測定は腐食プロセスの包括的なビューを提供します。提示されたセル形状と手配 (2 電極、3 電極システム) は、基本の電解質で結果に否定的な影響がある可能性がありでそれらをロードすることがなくバイオ燃料環境で測定を行うことが可能測定誤差。本手法は、環境、金属材料の耐食性および代表および再現性のある結果の腐食防止剤の効率の腐食攻撃性を研究することが可能。これらのメソッドを使用して得られた結果は、腐食プロセスの腐食によって引き起こされる被害を最小限に詳細を理解するのに役立ちます。
Introduction
腐食は、素晴らしい素材や世界経済の損傷を引き起こします。部分的または完全な材料崩壊によるかなりの材料損失が発生します。リリースされた粒子を不純物として理解できます。彼らは否定的周囲の環境の構成やさまざまなデバイスの機能を変更できます。腐食は材料の否定的な視覚的な変更を引き起こします。したがって、腐食プロセスの腐食を防止し、その潜在的なリスク1を最小限に抑えるための措置の詳細を理解する必要があります。
環境問題、限られた化石燃料の埋蔵量を考慮した代替燃料、再生可能エネルギー源からのバイオ燃料が大きな役割を果たす中で関心が高まっています。別の利用可能なバイオ燃料の数がありますが、現在生産バイオマスからバイオエタノールはの最も適切な代替代替 (またはとブレンディング) ガソリン。バイオエタノールの使用は、欧州連合2,3指令 2009年/28/EC によって調整されます。
エタノール (バイオエタノール) には、ガソリンと比較して大幅に異なるプロパティがあります。それは極性が高く、導電性、水等と完全に混和性のこれらのプロパティは、エタノールを作る (と燃料も含むエタノールのブレンド) 腐食4の面で積極的な。低エタノール含有量と燃料のため少量の水による汚染は、炭化水素の相から水-エタノール相の分離を引き起こす可能性が、これは腐食性の高いすることができます。無水エタノール自体少ないの貴金属の積極的なり、「乾燥した腐食」5が。既存の車、燃料と接触 (特に銅、真鍮、アルミ、炭素鋼) からいくつかの金属部分に腐食が発生します。さらに、極性汚染物 (特に塩化物) 汚染源として腐食に貢献するかもしれない酸素の溶解度と酸化反応 (可能なエタノール ガソリン ブレンド (EGBs) で発生する酸性物質の源である) 重要な役割6,7をプレイできます。
腐食から金属を保護する方法の可能性の 1 つは、大幅にスローダウンすることができますいわゆる腐食抑制剤の使用 (抑制) 腐食処理8。腐食防止剤の選択は、腐食環境、腐食刺激の存在の種類と特定の阻害剤のメカニズムに特にによって異なります。現在、汎用性の高いデータベースまたは腐食防止剤の簡単な方向を可能にする利用できる分類はありません。
腐食環境は、強度およびこれらの環境での腐食プロセスの性質が大きく異なる、水溶液や非水溶媒に分けることができます。非水溶媒環境 (他の化学反応) なしのみ電気化学的腐食は水溶液環境で発生したに対し、さまざまな化学反応に接続されている電気化学的腐食は一般的。また、電気化学的腐食は水溶液環境9でより集中的ではないです。
水以外の液体の有機環境で腐食プロセスは、有機の化合物の極性の程度によって異なります。腐食率が低い、典型的な化学から電気化学的腐食プロセスの特性の変化に接続されている、これは金属でいくつかの機能グループの水素の置換に関連付けられて電気化学プロセスとの比較。非水溶液環境通常電気伝導度9の低値であります。有機環境で導電率を増加するには、それはテトラアルキル アンモニウム tetrafluoroborates や過塩素酸塩などの支持電解質と呼ばれる追加することが可能です。残念ながら、これらの物質抑制プロパティや、それどころか、腐食率10を増加します。
短期および長期の腐食は、金属材料の率または腐食防止剤、すなわちまたは環境循環、すなわち、静的および動的な腐食なしの効率試験、それぞれのテストのいくつかの方法があります。11,12,13,14,15します。 どちらの方法金属材料の腐食速度の計算は供試材料の重量損失の特定の期間にわたって基づいて。最近では、電気化学的方法はその高効率と短い計測時間のため腐食研究より重要になっています。また、腐食プロセスの包括的なビューおよび詳細について多くの場合提供できます。最も一般的な方法は、電気化学インピー ダンス分光法 (EIS)、動電位分極および時間で潜在的な腐食の安定化の測定 (平面の 2 電極、3 電極配置)16 ,17,18,19,20,21,22,23。
短期的および長期的環境、金属材料の耐食性と腐食防止剤の効率の腐食攻撃性のテストの 5 つの方法を紹介します。すべてのメソッドは非水溶液環境での測定用に最適化され、EGBs での例を示します。メソッド詳細を防止し腐食損傷を最小限に抑えるために腐食のプロセスを理解することができます代表で再現可能な結果を得ることを可能にします。
金属液体系における静的浸漬腐食試験、金属液体系における静的腐食試験分析サンプルを吊り下げ用フック装備 250 mL ボトルから成る単純な装置で実行することができます、図 1を参照してください。
液循環と動的腐食テスト、図2 液体媒体の循環のフロー装置の金属腐食抑制剤または液体 (燃料) の積極性をテストできます。フロー装置はガラス部分とテスト液の貯留層から成っています。強化パーツでテスト液体は空気酸素存在下でまたは不活性雰囲気中で金属サンプルとの接触です。ガス (空気) の供給は、フラスコの底に到達する管で、釉薬によって保証されます。雰囲気に装置の接続を可能にする逆流クーラー テスト液の約 400-500 mL を含むテスト液の貯留層は接続されます。クーラー、液体の蒸着部分は-40 ° C で凍結されます。強化部に約 0.5 Lh–1経由で化学的に安定しており、不活性材料から (例えばテフロン、バイトン、タイゴン) ストレージ部分から閉回路の適切なレートで液体をポンプすることができます蠕動性ポンプストレージ部分にオーバーフローを介して液体を返します。
気体中、腐食防止剤の存在下でクーラーの逆流を持つ静的浸漬腐食試験、図 3で提示装置における金属材料の抵抗や液体の環境の攻撃性をテストできます。装置には、2 つの部分が含まれています。最初の部分は、温度計を備えた 2 首強化 500 mL フラスコで構成されます。フラスコには、液体の環境の十分な量が含まれています。2 番目の部分は、地面のガラス フラスコ、(ii) 金属のサンプルおよび (iii) 釉薬ガス (空気) の供給をフラスコの底に到達するための管を配置するハンガーとタイトな接続を達成するために共同でクーラー (i) が逆流で構成されています。装置は、液体の蒸発を避けるクーラーによって大気中に接続されます。
2 電極配置の電気化学測定装置は、図 4で示されます。電極は完全にエポキシ樹脂周辺の腐食環境からそれらを保護するために 1 つの側面に埋め込まれている金属板 (軟鋼から 3 × 4 cm) から作られています。両電極間の距離は約 1 mm22マトリックスに失敗しています。
作業、参照と補助電極の電極間の小さな距離が維持されるように、測定セルに配置で構成されます 3 電極配置の電気化学的測定図 5を参照してください。参照電極や塩化第一水銀 (i) 3 短調–1溶液硝酸カリウム (自演3) または (ii) 1 短調–1溶液塩化リチウム (LiCl) を含む塩橋とアージェント塩化物の電極としてエタノールを使用することができます。プラチナ ワイヤー、メッシュやプレートは、補助電極として使用できます。作用電極は (i) 測定部分 (ねじ山のテスト素材) と腐食環境から分離された (ii)、ネジ止めタイプで構成され、図 6を参照してください。電極は、反アンダー フロー シールで十分に分離しなければなりません。
Protocol
Representative Results
Discussion
動的テストと静的テストは両方ともの基本原理は、定常状態が達成されるまでの時間に応じて金属腐食環境 (燃料) システムの金属試料の重量損失の評価 (すなわち、さらに体重減少は発生しません)。腐食環境下における金属の腐食速度は、重量の損失と時間から計算されます。長期的な静的腐食試験 (ステップ 1) の利点は、得られた結果、シンプルさと低要?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
省の教育・青少年・ スポーツ、チェコ共和国、運用によって提供される研究組織 (会社登録番号 CZ60461373) の長期的な概念的な開発機関のサポートから資金が供給されたこの研究プラハ – 競争力 (CZ.2.16/3.1.00/24501) と「持続可能性の国民プログラム」をプログラム (当社私 LO1613) MSMT 43760/2015).
Materials
| sulfuric acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20450-11000 | p.a. 96 % CAS: 7664-93-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
| acetic acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20000-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-19-7 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium sulphate anhydrous | Penta s.r.o., Czech Republic | 25770-31000 | p.a. 99,9 % CAS: 7757-82-6 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium chlorate | Penta s.r.o., Czech Republic | p.a. 99,9 % CAS: 7681-52-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
|
| demineralized water | – | ||
| ethanol | Penta s.r.o., Czech Republic | 71250-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-17-5 http://www.pentachemicals.eu/ |
| gasoline fractions | Ceská rafinerská a.s., Kralupy nad Vltavou, Czech Republic | in compliance with EN 228 (57.4 vol. % of saturated hydrocarbons, 13.9 vol. % of olefins, 28.7 vol. % of aromatic hydrocarbons, and 1 mg/kg of sulfur) | |
| Aceton | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Toluen | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Potenciostat/Galvanostat/ZRA | |||
| Reference 600 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| 1250 Frequency Response Analyser | Solarthrone | ||
| SI 1287 Elecrtochemical Interference | Solarthrone | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Framework 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Echem Analyst 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Corrware 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| CView 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| Zview 3.2c | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| MS Excel 365 | Microsoft | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Grinder | |||
| Kompak 1031 | MTH (Materials Testing Hrazdil) |
References
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