Катодные ингибиторы

Неорганические катодные ингибиторы ограничивают скорость коррозии металлов путем повышения перенапряжения катодного процесса и уменьшения в коррозионной среде концентрации кислорода (рис. 14.1,а). Экранирующие катодные ингибиторы –соединения, способные образовывать на катоде нерастворимые осадки (гидроокиси или карбонаты), изолирующие катодную поверхность металла от среды, в которой он находится. В случае железа, находящегося в водной среде, такими соединениями являются Са(НСО₃)₂, ZnSO₄, ZnС1₂.

Бикарбонат кальция Са(НСО₃)₂ — самый дешевый экранирующий ингибитор, применяемый для защиты стали в системах водоснабжения. Он содержится во многих природных жестких водах, где возникает равновесие между углекислым газом и угольной кислотой в свободной

Н₂СО₃ ↔ СО₂+Н₂О

и связанной (в виде ионов НСО₃¯ и СO₃^2-) формах:

НСО3 ↔ Н⁺+СО₃^2-.

Осаждение бикарбоната кальция должно происходить в щелочных средах:

НСО₃^¯ + ОН¯ → СО₃^2- +Н₂О;

Са²⁺+СО₃^2- → СаСО₃.

Если значение рН невелико, то щелочность увеличивают добавлением гидроокисей натрия или кальция. Этот процесс следует осуществлять под строгим контролем, так как слишком сильное повышение щелочности воды опасно, приводя к выпадению рыхлого осадка карбоната кальция во всем объеме раствора. Повышение щелочности раствора должно происходить только в объеме, непосредственно прилегающем к поверхности металла, на которой протекает катодное восстановление кислорода. В этом случае происходит осаждение карбоната кальция в виде плотно прилегающей к поверхности металла пленки, которая эффективно замедляет коррозию, затрудняя доступ кислорода к поверхности.

Бикарбонат кальция часто применяется одновременно с катодной защитой стальных конструкций в водяных системах, так как повышение рН прикатодного слоя, обусловленное реакцией

O₂ + 2Н₂О + 4ē → 4OН¯,

способствует образованию защитной пленки осадков.

Ингибиторами, повышающими перенапряжение катодного процесса, могут служить катионы некоторых тяжелых металлов (например, Аs³⁺, Bi³⁺, Sb³⁺), которые, восстанавливаясь, осаждаются на металлических поверхностях и повышают перенапряжение выделения водорода. Соединения мышьяка (особенно, Аs₂О₃) используются для защиты нефтяных скважин при добыче кислых и сернистых нефтей.