Дослідження антикорозійних властивостей сполук в системі Fe₂О₃-MgО-Al₂О₃

Abstract

Найбільш відомі антикорозійні фарби зазвичай містять інгібітори на основі сполук шестивалентного хрому або свинцю. Застосування цих сполук обмежено, оскільки вони забруднюють навколишнє середовище та спричиняють ризики для здоров’я людей. Все більшого поширення набувають шпінельні сполуки як альтернативні продукти для захисту сталі від корозії. Наприклад, ферити мають загальну формулу MFe₂O₄ (М = Co, Ni, Mg, Zn або Ca) і структуру шпінелі. В роботі за допомогою експериментальних досліджень встановлено вплив катіонів на антикорозійні властивості у системі Fe₂О3 -MgО-Al₂О3. Для одержання сполук використовували метод співосадження з подальшим прокалюванням. Для синтезу співосаджених гідроксидів використовували водні розчини солей. Умови синтезу варіювали за наступними параметрами: природа вихідних солей металів, співвідношення катіонів металів. Протикорозійну активність пігментів оцінювали потенціодинамичним методом, шляхом співставлення анодних та катодних поляризаційних кривих, а також розрахованих на підставі тафелівських ділянок кривих потенціалів і струмів корозії. Фазовий склад пігментів визначали рентгенофазовим аналізом. Для вивчення впливу катіонного складу на властивості феритів було використано симплекс-решітчастий план, який вимагає мінімальної кількості експериментів для вивчення впливу факторів на вибрані функції відгуку. Електрохімічні випробування показали, що всі пігменти в системі Fe₂О₃-MgО-Al₂О₃ захищають сталь від корозії. Такий висновок можна зробити відповідно до зсуву потенціалу корозії до більш позитивних значень проти сталевого зразку у фоновому розчині. Низькі потенціали корозії відповідають високим значенням рН водної витяжки, причому високий антикорозійний ефект спостерігається для складів, що вміщують катіони магнію. Співставлення ізоліній для захисного ефекту і рН водної витяжки показують, практично повне співпадіння. Складні оксидні сполуки магнію уповільнюють як катодний, так і анодний процес. The most well-known anti-corrosion paints usually contain inhibitors based on hexavalent chromium or lead compounds. The use of these compounds is limited because they pollute the environment and pose risks to human health and the environment. Spinel compounds are becoming increasingly widespread as alternative products for protecting steel from corrosion. For example, ferrites have the general formula MFe₂O₄ (М = Co, Ni, Mg, Zn or Ca) and the spinel structure. The influence of cations on the anti-corrosion properties in the Fe₂О₃-MgО-Al₂О₃ system was established using experimental studies. The compounds were obtained by the method of coprecipitation with subsequent calcination. Aqueous salt solutions were used to synthesize coprecipitated hydroxides. The synthesis conditions were varied according to the following parameters: the nature of the initial metal salts, the ratio of metal cations. The anti-corrosion activity of the pigments was evaluated by the potentiodynamic method, by comparing the anodic and cathodic polarization curves, as well as the corrosion potential and current curves calculated on the basis of Tafel plots. The phase composition of the pigments was determined by X-ray phase analysis. To study the influence of the cationic composition on the properties of ferrites, a simplex lattice design was used, which requires a minimum number of experiments to study the influence of factors on the selected response functions. Electrochemical tests showed that all pigments in the Fe₂О₃-MgО-Al₂О₃ system protect steel from corrosion. This conclusion can be made in accordance with the shift of the corrosion potential to more positive values relative to the steel sample in the background solution. Low corrosion potentials correspond to high pH values of the aqueous extract, and a high anti-corrosion effect is observed for compositions containing magnesium cations. Comparison of isolines for protective effect and pH of aqueous extract shows almost complete coincidence. Complex oxide compounds of magnesium slow down both cathodic and anodic processes.