금속 부식 및 보다 적게 전도성 매체에서 부식 억제제의 효율성
Summary
관련 소재 부식 된 프로세스의 테스트 어려울 수 있습니다 종종 비 수성 환경에서 특히. 여기, 우리는 단기 및 장기의 에탄올을 포함 하는 특히 하는 바이오 연료와 같은 비 수성 환경 부식 동작의 테스트를 위해 다른 방법을 제시.
Abstract
소재 부식 많은 응용 프로그램에서 다른 재료에 대 한 제한 요소가 될 수 있습니다. 따라서, 그것은 더 부식 프로세스 이해, 그들을 방지 하 고, 그들과 관련 된 손해를 최소화 하는 데 필요한입니다. 부식 속도 부식 프로세스의 가장 중요 한 특성 중 하나입니다. 부식 속도의 측정은 종종 매우 어렵거나 심지어 바이오 연료와 같은 보다 적게 전도성, 비 수성 환경에서 특히. 여기, 우리는 바이오 연료에 부식 속도의 결정 및 anti-corrosion 보호의 효율성에 대 한 5 가지 방법을 제시: (i)는 정적 테스트, 동적 테스트 (2), (iii) (iv)에 환류 냉각기 및 전기 화학 측정 정적 테스트를 2 전극 배열 및 (v) 3-전극 배열에서. 정적 테스트 재료 및 경 음악 장비에 그것의 낮은 수요 때문에 유리 하다. 동적 테스트는 더 가혹한 조건에서 금속 재료의 부식 속도의 테스트에 대 한 수 있습니다. 환류 냉각기와 정적 테스트 산화 또는 불활성 분위기 있을 때 더 높은 온도에서 높은 점도 (예를 들면, 엔진 오일)와 환경에서 테스트에 대 한 수 있습니다. 전기 화학 측정 부식 프로세스에 대 한 포괄적인 보기를 제공합니다. 제시 세포 형상 및 준비 (2 전극 및 3 전극 시스템) 기본 전해질 결과에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 그들을 로드 하지 않고 바이오 연료 환경에서 측정을 수행 가능 하 게 측정 오류입니다. 제시 방법 공부 환경, 금속 재료의 부식 저항 및 대표 및 재현성 결과 부식 억제제의 효율성의 부식 공격을 가능 하 게. 이러한 메서드를 사용 하 여 얻은 결과 부식 부식으로 인 한 피해를 최소화 하기 위해 좀 더 자세하게에서 프로세스 이해를 도울 수 있다.
Introduction
부식 좋은 재료와 전세계 경제 피해 발생합니다. 그것은 부분 또는 완전 한 소재 해체로 인해 상당한 소재 손실 발생. 발표 입자 불순물;으로 이해 될 수 있다 그들은 부정적인 주변 환경의 구성 또는 다양 한 디바이스의 기능을 변경할 수 있습니다. 또한, 부식 재료의 부정적인 시각 변화를 일으킬 수 있습니다. 따라서, 부식 부식 방지 및1그것의 잠재적인 위험 최소화 하는 조치를 개발 하기 위해 좀 더 자세하게에서 프로세스를 이해할 필요가 있다.
환경 문제 및 한정 된 화석 연료 매장 량을 고려 하면 대체 연료 중 바이오 연료는 재생 소스에서 중요 한 역할에 증가 관심이 있다. 다른 잠재적으로 사용할 수 있는 바이오 연료의 수 있다 하지만 현재 바이오 매스에서 생산 하는 에탄올에 대 한 가장 적합 한 대안 대체 (또는 함께 혼합) gasolines. 에탄올의 사용은 지시문 2009/28/EC 유럽 연합2,3에 의해 통제 된다.
에탄올 (bioethanol)는 gasolines에 비해 실질적으로 다른 속성이 있습니다. 그것은 매우 극, 전도성, 완전히 혼합할 수 있는 물, 등 이러한 속성 에탄올 (만들고 연료 또한 포함 에탄올 혼합) 부식4점에서 공격적. 낮은 에탄올 콘텐츠, 연료에 대 한 적은 양의 물에 의해 오염 수 물-에탄올 위상의 분리는 탄화수소 단계에서 있고이 높게 부식성 일 수 있다. 무수 에탄올 자체가 덜 고귀한 금속에 대 한 공격적 고 “건식 부식”5발생할 수 있습니다. 기존의 자동차와 부식 일부 금속 부품 (특히 구리, 황동, 알루미늄 또는 탄소 강철)에서 연료의 접촉으로 발생할 수 있습니다. 또한, 극 지 오염 (특히 염화) 오염;의 원천으로 부식에 기여할 수 있습니다. 산소 용 해도 및 산화 반응 (에탄올-가솔린 혼합 (EGBs)에 발생 하 고 산 성 물질의 원천이 될 수 있습니다) 또한 중요 한 역할6,7을 재생할 수 있습니다.
부식 으로부터 금속을 보호 하는 방법에 대 한 가능성 중 하나는 실질적으로 늦출 수 있도록 소위 부식 억제제를 사용 하 여 (억제) 부식 처리8. 부식 억제제의 선택 그리고 주어진된 억제제의 메커니즘에 특히 부식성 환경, 부식 자극의 존재의 종류에 따라 달라 집니다. 현재, 다양 한 데이터베이스 또는 분류 부식 억제제에 간단한 오리엔테이션을 가능 하 게 할 수 있다.
부식 환경으로 이러한 환경에서 부식 프로세스의 자연과 강도 크게 차이가 수성 또는 비 수로 나눌 수 있습니다. 비-수성 환경에 대 한 다른 화학 반응으로 연결 하는 전기 화학 부식 (다른 화학 반응) 없이 단지 전기 화학 부식 수성 환경에서 발생 하는 반면 전형적, 이다. 또한, 전기 화학 부식 수성 환경9에 훨씬 더 집중 하지 않습니다.
비 수성 액체 유기 환경에서 부식 과정은 유기 화합물의 극성의 정도에 따라 달라 집니다. 이것은 이다 금속, 일부 기능 그룹에서 수소의 대체와 관련 화학, 낮은 부식 속도 전형적인 하에서 전기 화학 부식 프로세스의 특성의 변경으로 연결 되는 전기 화학 프로세스와 비교입니다. 비-수성 환경 일반적으로 전기 전도도9의 낮은 값을 가집니다. 전도성 유기 환경에서 증가, 그것은 추가할 수 tetraalkylammonium tetrafluoroborates 또는 브롬 등 지원 전해질 소위입니다. 불행히도, 이러한 물질 수 억제 속성, 또는, 반대로, 부식 속도10증가.
단기 및 장기 부식 금속 재료의 비율 또는 부식 억제 물, 즉와 함께 또는 없이 환경 순환, 즉, 정적 및 동적 부식의 효율 테스트, 각각의 테스트에 대 한 몇 가지 방법이 있다 11 , 12 , 13 , 14 , 15. 두 방법에 대 한 금속 재료의 부식 속도의 계산은 기반 시험된 재료의 무게 손실에 특정 시간 기간 동안. 최근에, 전기 화학 방법 때문에 그들의 높은 효율성과 짧은 측정 시간 부식 연구에 더 중요 한 되 고 있다. 또한, 그들은 종종 더 많은 정보와 부식 프로세스에 보다 포괄적인 보기를 제공할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용 되는 방법 이며 전기 화학 임피던스 분광학 (EIS), potentiodynamic 분극 시간에 잠재적인 부식의 안정화의 측정 (평면에 2 전극 또는 3 전극 배열에서)16 ,17,18,19,20,21,,2223.
여기, 우리는 단기 및 장기 환경, 금속 재료의 부식 저항 및 부식 억제제의 효율성의 부식 적극성의 테스트에 대 한 다섯 가지 방법을 제시. 방법의 모든 비-수성 환경에서 측정을 위해 최적화 하 고 EGBs에 설명. 메서드는 부식 방지 하 고 부식 손상 최소화를 좀 더 자세하게 프로세스를 이해 하는 데 도움이 수 대표 하 고 재현 가능한 결과 얻기 위해 수 있습니다.
금속 액체 시스템에서 정적 침수 부식 시험, 금속 액체 시스템에서 정적 부식 테스트 분석된 샘플 걸려 후크를 갖춘 250 mL 병으로 구성 된 간단한 장치에서 수행할 수 있습니다 그림 1을 참조 하십시오.
액체 순환 동적 부식 시험, 금속 부식 억제제 또는 액체 (연료)의 공격 그림 2에 제시 하는 액체 매체의 순환 흐름 장치에서 테스트할 수 있습니다. 강화 부품과 테스트 액체의 저수지 흐름 장치에 의하여 이루어져 있다. 강화 부분에서 테스트 액체 공기 산소 존재 또는 불활성 분위기에서 금속 샘플 문의입니다. 가스 (공기) 공급은 한 frit 술병의 바닥을 도달 하는 튜브에 보장 됩니다. 테스트 액체의 약 400-500 mL를 포함 하는 테스트 액체의 저수지는 분위기와 장치의 연결을 허용 하는 환류 쿨러와 연결 된다. 냉각기,-40 ° c.에는 액체의 증발된 부분 동결 연동 펌프는 펌핑에 대해 화학적으로 안정적이 고 불활성 재료 (예를 들어, 테 플 론, Viton, Tygon) 저장 부분에서 폐쇄 회로 통해 0.5 Lh–1 의 적당 한 속도로 액체의 강화 부분에서 허용 액체 저장 부분에는 오버플로 통해 반환 합니다.
퇴조 가스 매체, 부식 억제제의 쿨러와 정적 침수 부식 시험, 금속 재료의 저항 또는 액체 환경의 적극성 그림 3에서 제시 하는 기구에서 테스트할 수 있습니다. 장치는 두 부분을 포함합니다. 첫 번째 부분 2 센, 강화 500 mL 플라스 크는 온도계로 구성 됩니다. 플라스 크는 충분 한 양의 액체 환경에 포함 되어 있습니다. (I) 환류 냉각기 지상 유리 플라스 크, (ii) 금속 샘플 및 (iii)는 릿 술병의 바닥을 도달 하는 가스 (공기) 공급 튜브를 삽입 하기 위한 옷걸이와 꽉 연결을 공동으로 두 번째 부분에 의하여 이루어져 있다. 장치 방지 액체 증발 냉각기를 통해 분위기에 연결 된다.
2 전극 배열에서 전기 화학 측정 장치는 그림 4에 표시 됩니다. 전극은 완전히 주위 부식성 환경에서 그들을 보호 하기 위해 한쪽에 에폭시 수 지에 포함 된 금속 시트 (온화한 강철에서: 3 x 4 cm)에서 만들어집니다. 두 전극은 그들 사이의 거리는 약 1 m m22를 망했다.
3 전극 배열에서 전기 화학 측정 작업, 참조 및 전극 사이 작은 거리 지켜진다; 측정 셀에 배치 하는 보조 전극의 구성 그림 5를 참조 하십시오. 기준 전극, calomel 또는 질 산 칼륨 (알3)의 (i) 3 정부–1솔루션 또는 염화 리튬 (LiCl)의 1 몰은–1솔루션 (ii)에 포함 된 소금 교량은-염화 전극으로 에탄올을 사용할 수 있습니다. 플래티넘 와이어, 메쉬 또는 접시 보조 전극으로 사용할 수 있습니다. 작업 전극 구성 (i) 측정 부품 (나사 스레드 테스트 자료)과 부식 환경에서 격리 (ii)는 나사 첨부 파일 그림 6을 참조 하십시오. 전극은 충분히 안티 언더플로 물개에 의해 고립 될 해야 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
안정적인 상태를 얻을 때까지 시간에 따라 금속 부식 환경 (연료) 시스템에서 동적 시험과 정적 테스트를 모두의 기본 원리는 금속 샘플의 무게 손실의 평가 (즉, 더 무게 손실 발생). 금속 부식 환경에서의 부식 속도 체중 감소 및 시간에서 계산 됩니다. 장기적인 정적 부식 테스트 (단계 1)의 장점은 얻은 결과, 단순 하 고 재료와 경 음악 장비에 낮은 요구의 신뢰성…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 교육, 청소년과 스포츠, 체코 공화국, 운영을 제공한 연구 조직 (회사 등록 번호 CZ60461373)의 장기 개념 개발에 대 한 제도적 지원에서 투자 되었다 프라하-경쟁력 (CZ.2.16/3.1.00/24501)와 “지속 가능성의 국가 프로그램”를 프로그램 (NPU 나 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) |
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