Localization of formation reactions of protective heteropolynuclear complexes in the depth of oxide-hydroxide passivating films on the surface of mild steel

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The laws of the formation of passivating films on the surface of mild steel in a borate buffer environment (pH = 7.4) containing additives of corrosion inhibitors nitrilotris(methylenephosphonato)zinc tridecahydrate Na4[Zn{N(CH2PO3)]·13H2O and nitrilotris(methylenephosphonatoaqua)cadmium heptahydrate Na4[Cd(H2O){N(CH2(PO3)3}]·7H2O have been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy with layer-by-layer etching with Ar+ ions. The composition and structure of films, localization features of the processes of interaction of inhibitor ions with iron ions, related processes and products of these interactions in the depth of the films were established. The protective properties of passivating films and the anticorrosive properties of inhibitors have been studied using a potentiodynamic method.

全文:

受限制的访问

作者简介

I. Kazantseva

Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0003-4556-3854
俄罗斯联邦, 426067, Izhevsk

F. Chausov

Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0003-4950-2370
俄罗斯联邦, 426067, Izhevsk

N. Lomova

Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-6568-4736
俄罗斯联邦, 426067, Izhevsk

V. Vorob’yov

Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-9401-0802
俄罗斯联邦, 426067, Izhevsk

N. Isupov

Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: chaus@udman.ru
ORCID iD: 0000-0002-2515-8117
俄罗斯联邦, 426067, Izhevsk

参考

  1. Кузнецов Ю.И. // Усп. хим. 2004. Т. 73. С. 79; Kuznetsov Yu.I. // Russ. Chem. Rev. 2004. Vol. 73. N 1. doi: 10.1070/RC2004v073n01ABEH000864
  2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. 472 с.
  3. Князева Л.Г. Автореф. дис. … докт. хим. наук. Тамбов, 2012. 49 с.
  4. Vigdorovitch V.I., Tsygankova L.E., Vigdorowitsch M., Shel N.V., Knyazeva L.G. // Port. Electrochim. Acta. 2021. Vol. 39. P. 335. doi: 10.4152/pea.2021390503
  5. Зарапина И.В., Осетров А.Ю., Жиркова Ю.В. // Успехи в химии и химической технологии. 2023. Т. 37. № 2. С. 47.
  6. Кузнецов Ю.И., Раскольников А.Ф. // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 2. С. 249.
  7. Shaban A., Kalman E., Biczо I. // Corros. Sci. 1993. Vol. 35. N 5–8. P. 1463. doi: 10.1016/0010-938X(93)90372-N
  8. Gonzalez Y., Lafont M.C., Pebere N., Moran F.A. // J. Appl. Electrochem. 1996. Vol. 26. P. 1259. doi: 10.1007/BF00249928
  9. Felhosi I., Keresztes Zs., Kármán F.H., Mohai M., Bertóti I., Kálmánz E. // J. Electroch. Soc. 1999. Vol. 146. N 3. P. 961. doi: 10.1149/1.1391706
  10. Rajendran S., Appa Rao B.V., Palaniswamy N. // Anti-Corros. Methods Mater. 2000. Vol. 47. N 2. P. 83. doi: 10.1108/00035590010316430
  11. Demadis K.D., Katarachia S.D., Koutmos M. // Inorg. Chem. Commun. 2005. N 8. P. 254. doi 10.1016/ j.inoche.2004.12.019
  12. Demadis K.D., Manzaridis C., Raptis R.G., Mezei G. // Inorg. Chem. Commun. 2005. N 44. P. 4469. doi: 10.1021/ic050572q
  13. Muthumani N., Rajendran S., Pandiarajan M., Lydia Christy J., Nagalakshm R. // Port. Electrochim. Acta. 2012. Vol. 30. P. 307. doi: 10.4152/pea.201205307
  14. Prabakaran M., Vadivu K., Ramesh S., Periasamy V. // Egypt. J. Petrol. 2014. V.23. P. 367. doi 10.1016/ j.ejpe.2014.09.004.
  15. Кузнецов Ю.И. // Защита металлов. 2002. Т. 38. № 2. С. 122; Kuznetsov Yu.I. // Protect. Metals. Vol. 38. N 2. P. 103. doi: 10.1023/A:1014904830050.
  16. Кузнецов Ю.И., Андреев Н.Н., Маршаков А.И. // ЖФХ. 2020. T. 94. № 3. С. 381; Kuznetsov Y.I., Andreev N.N., Marshakov A.I. // Russ. J. Phys. Chem. (A). 2020. Vol. 94. N 3. P. 505. doi: 10.31857/S0044453720030152
  17. Telegdi J., Shaglouf M.M., Shaban A., Kármán F.H., Betróti I., Mohai M., Kálmán E. // Electrochim. Acta. 2001. Vol. 46. P. 3791. doi: 10.1016/S0013-4686(01)00666-1
  18. Chausov F.F., Kazantseva I.S., Reshetnikov S.M., Lomova N.V., Maratkanova A.N., Somov N.V. // ChemistrySelect. 2020. Vol. 5. P. 13711. doi: 10.1002/slct.202003255
  19. Somov N., Chausov F. CCDC 919565: Experimental Crystal Structure Determination, 2014. doi: 10.5517/cczvwd2
  20. Chausov F.F., Kazantseva I.S., Reshetnikov S.M., Lomova N.V., Maratkanova A.N., Somov N.V. CCDC 2036586: Experimental Crystal Structure Determination, 2020. doi: 10.5517/ccdc.csd.cc26c7b5
  21. Сомов Н.В., Чаусов Ф.Ф. // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 1. С. 71. doi: 10.7868/S0023476113050123; Somov N.V., Chausov F.F. // Crystallogr. Rep. 2014. Vol. 59. N 1. P. 66. doi: 10.1134/S1063774513050118
  22. Чаусов Ф.Ф., Сомов Н.В., Закирова Р.М., Алалыкин А.А., Решетников С.М., Петров В.Г., Александров В.А., Шумилова М.А. // Изв. АН. Серия физ. 2017. Т 81. № 3. С. 394. doi: 10.7868/S0367676517030085; Chausov F.F., Somov N.V., Zakirova R.M., Alalykin A.A., Reshetnikov S.M, Petrov V.G., AleksandrovV.A., Shumilova M.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Physics. 2017. Vol. 81. N 3. P. 365. doi: 10.3103/S106287381703008X
  23. Chausov F.F., Somov N.V., Zakirova R.M., Alalykin A.A., Кeshetnikov S.M., Petrov V.G., Aleksandrov V.A., Shumilova M.A. CCDC 1849911: Experimental Crystal Structure Determination, 2018. doi: 10.5517/ccdc.csd.cc202zkn
  24. Chausov F.F., Somov N.V., Zakirova R.M., Alalykin A.A., Кeshetnikov S.M., Petrov V.G., Aleksandrov V.A., Shumilova M.A. CCDC 1850041: Experimental Crystal Structure Determination, 2018. doi: 10.5517/ccdc.csd.cc2033r0
  25. Chausov F.F., Lomova N.V., Dobysheva L.V., Somov N.V., Ul’yanov A.L., Maratkanova A.N., Kholzakov A.V., Kazantseva I.S. // J. Solid State Chem. 2020. Vol. 286. Article no. 121324. doi: 10.1016/j.jssc.2020.121324
  26. Чаусов Ф.Ф., Ульянов А.Л., Казанцева И.С., Добышева Л.В. // Физика металлов и металловедение. 2023. Т. 124. № 1. С. 36. doi: 10.31857/S0015323022601416
  27. Dobysheva L.V., Chausov F.F., Lomova N.V. // Mater. Today Commun. 2021. Vol. 29. P. 102892. doi 10.1016/ j.mtcomm.2021.102892
  28. Cordero B., Gómez V., Platero-Prats A.E., Revés M., Echeverria J., Cremades E., Barragan F., Alvarez S. // Dalton Trans. 2008. Vol. 21. P. 2832. doi: 10.1039/b801115j.
  29. Kazantseva I.S., Chausov F.F., Lomova N.V., Vorob’yov V.L., Maratkanova A.N. // Mater. Today Commun. 2022. Vol. 32. Article no. 104022. doi 10.1016/ j.mtcomm.2022.104022.
  30. Kuznetsov Yu.I., Redkina G.V. // Coatings. 2022. Vol. 12. N 2. Article no. 149. doi: 10.3390/coatings12020149.
  31. Чаусов Ф.Ф., Ломова Н.В., Сомов Н.В., Решетников С.М., Воробьев В.Л., Казанцева И.С. // Изв. АН. Cер. физ. 2020. Т. 84. № 9. С. 1313. doi: 10.31857/S0367676520090112; Chausov F.F., Lomova N.V., Somov N.V., Reshetnikov S.M., Vorob’yov V.L., Kazantseva I.S. // Bull. Russ. Acad. Sci. Physics. 2020. Vol. 84. N 9. P. 1119. doi: 10.3103/S1062873820090117
  32. Жилин И.А., Чаусов Ф.Ф., Ломова Н.В., Казанцева И.С., Исупов Н.Ю., Аверкиев И.К. // ЖПХ. 2023. Т. 96. № 2. С. 184. doi: 10.31857/S004446182302007X; Zhilin I.A., Chausov F.F., Lomova N.V., Kazantseva I.S., Isupov N.Yu., Averkiev I.K. // Russ. J. Appl. Chem. 2023. Vol. 96. N 2. P. 176. doi: 10.1134/S1070427223020089
  33. Сомов Н.В., Чаусов Ф.Ф., Казанцева И.С., Ломова Н.В., Бельтюков А.Н., Шумилова М.А., Суксин Н.Е., Ульянов А.И. // Кристаллография. 2023. Т. 68. № 2. С. 246. doi: 10.31857/S0023476123020169; Somov N.V., Chausov F.F., Kazantseva I.S., Lomova N.V., Bel’tukov A.N., Shumilova M.A., Suksin N.E., Ul’yanov A.I. // Crystallogr. Rep. 2023. Vol. 68. N 2. P. 259. doi: 10.1134/S1063774523020165
  34. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. М.: Мир, 1987. 598 с.
  35. Lange’s Handbook of Chemistry / Ed. J.A. Dean. New York: McGraw-Hill, 1998. 1424 p.
  36. Xu L., Wu P., Zhu X., Zhao G., Ren X., Wei Q., Xie L. // Corros. Sci. Vol. 207. Article no. 110563. doi 10.1016/ j.corsci.2022.110563.
  37. McIntyre N.S., Zetaruk D.G. // Anal. Chem. 1977. Vol. 49. P. 1521. doi: 10.1021/ac50019a016
  38. Кузнецов Ю.И., Раскольников А.Ф. // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 5. С. 707.
  39. Казанцева И.С., Чаусов Ф.Ф., Ломова Н.В., Воробьев В.Л. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2023. Т. 59. № 3. С. 330. doi: 10.31857/S0044185623700389; Kazantseva I.S., Chausov F.F., Lomova N.V., Vorob’yov V.L. // Protect. Met. Phys. Chem. Surf. 2023. Vol. 59. N 3. P. 493. doi: 10.1134/S2070205123700454
  40. Holmes W. // Anatom. Rec. 1943. Vol. 86. P. 157. doi: 10.1002/ar.1090860205
  41. Shirley D.A. // Phys. Rev. (B). 1972. Vol. 5. P. 4709. doi: 10.1103/PhysRevB.5.4709
  42. Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. Vol. 43. P. 1126. doi: 10.1107/S0021889810030499

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. The main structural fragments (a–c) and P2p XPS spectra (d–g) of the compounds ZnNTP (a, d), CdNTP (b, d), FeZnNTP (c, f), and FeCdNTP (c, g). Hydrogen atoms are not shown for clarity. Curves 1 correspond to the spectra of the initial reference compounds with the structure (a–c); curves 2 refer to the spectra of the corresponding compounds after etching with Ar+ ions with an energy of 1000 eV for 5 min.

下载 (365KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Fragments of the XPS spectra measured at room temperature (a) and under conditions of thermal action on the sample in situ (b), from the surface of a St3kp steel sample subjected to polarization in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) at E = 0.5 V.

下载 (106KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Spectra of Fe2p3/2 electrons measured during layer-by-layer etching of the surface of a St3kp steel sample subjected to polarization at a potential of E = 0.5 V in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4).

下载 (119KB)
索引源数据
5. Fig. 4. The most characteristic fragments of the XPS spectra of St3kp steel samples polarized in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) at E = 0.5 V with the addition of 5 g/l ZnNTP (a), 1 g/l CdNTP (b).

下载 (183KB)
索引源数据
6. Fig. 5. P2p-electron spectra measured during layer-by-layer etching of the surface of St3kp steel samples polarized at a potential of E = 0.5 V in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) containing 5 g/l ZnNTP (a), 1 g/l CdNTP (b).

下载 (228KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Atomic fraction of phosphorus included in the composition of the initial inhibitors ZnNTP, CdNTP, and heterometallic complexes FeZnNTP, FeCdNTP, depending on the etching depth δ of passive films formed on St3kp steel samples in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) at a potential of E = 0.5 V with the addition of 5 g/l ZnNTP or 1 g/l CdNTP.

下载 (79KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Profiles of the elemental composition of the surface layers of St3kp steel samples subjected to polarization at a potential of E = 0.5 V in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) containing 5 g/l ZnNTP (a, b) and 1 g/l CdNTP (c, d).

下载 (192KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Anodic polarization curves measured for St3kp steel samples in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) with the addition of various concentrations of ZnNTP (a) and CdNTP (b) inhibitors; the numbers on the curves indicate the concentration of inhibitors in g/l.

下载 (175KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Micrographs of the surface of St3kp steel samples polarized in a borate-borate buffer solution (pH = 7.4) with the addition of 5 g/l ZnNTP at a potential of E = –0.1 V (a, b) and with the addition of 1 g/l CdNTP at a potential of E = 0.5 V (c, d).

下载 (415KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Scheme of formation and structure of passivating films on the surface of steel in a borate-borate buffer solution containing ZnNTP (a) and CdNTP (b).

下载 (380KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».