lotne inhibitory korozji

LOTNE INHIBITORY KOROZJI
Wiadomości zebrała Anna Szymańska-Węckowska
Korozja jest procesem stopniowego przekształcania się materiału w wyniku reakcji ze
środowiskiem. Proces ten zmienia pierwotną strukturę materiału i prowadzi do zmiany jego
własności. Korozji ulegają wszystkie materiały. Również ceramika czy tworzywa sztuczne.
Jednak z największą intensywnością korozja przebiega w metalach, dlatego też te właśnie
materiały należy zabezpieczać najlepiej. Samo zjawisko korozji dzieli się na dwa rodzaje:
chemiczną – spowodowaną utlenieniem metali bez udziału prądu elektrycznego, oraz
elektrochemiczną – rozpuszczenie metalu stanowiącego elektrodę ogniwa galwanicznego.
Straty spowodowane zjawiskiem korozji wielokrotnie przewyższają straty
mechanicznego zużycia metali. Ponadto korozja może w konsekwencji powodować wypadki
przy użytkowaniu maszyn i urządzeń ulegających korozji. Do strat metali spowodowanych
korozją zaliczyć należy również korozję podczas magazynowania czy transportu, co
prowadzi do matowienia powierzchni, przebarwień i niszczenia wżerowego.
O ile metale będące już w użyciu zabezpiecza się w ponad 80% poprzez stosowanie
powłok lakierowych, to metale magazynowane i transportowane powleka się powłokami
polimerowymi z polietylenu niskiej gęstości lub pakuje w warunkach próżniowych laminatem
aluminiowym. Obydwa te sposoby są bardzo kosztowne oraz czasochłonne.
Trzecim sposobem zabezpieczenia powierzchni jest użycie inhibitorów korozji, które
nawet w niewielkich stężeniach znacznie spowalniają procesy korozyjne. Metoda
zabezpieczania powierzchni poprzez zastosowanie inhibitorów korozji polega na zmianie
potencjału elektrochemicznego metalu, co w konsekwencji powoduje zahamowanie lub
znaczne zmniejszenie jego rozpuszczania w środowisku wilgotnym.
Inhibitory korozji dzieli się na anodowe, katodowe i mieszane. W zależności od
kierunku przesuwania potencjału elektrodowego.
Inhibitory anodowe hamują reakcje anodowe procesu korozji i mają głównie charakter
utleniający. W roztworach elektrolitów aniony tych związków wędrują do powierzchni anody
pasywując ją poprzez podwyższenie napięcia polaryzacji anodowej. W przypadku zbyt
małych ilości inhibitorów anodowych mogą one wywołać efekt odwrotny do zamierzonego
i doprowadzić do korozji wżerowej lub nawet ogólnej. Do inhibitorów tego typu zalicza się
np.: azotany, azotyny, ortofosforany, krzemiany, benzoesany, chromiany i różne związki
silnie alkaliczne jak NaOH.
Inhibitory katodowe – odwrotnie do anodowych – powodują przesunięcie potencjału
korozji w kierunku wartości bardziej ujemnych, a kationy tych związków wędrują do katody
i ją pasywują. Do tego typu inhibitorów zalicza się m.in.: siarczany, hydrazyny, polifosforany,
związki cynku i antymonu oraz kationy metali ciężkich tj. bizmut czy arsen.
Inhibitory o działaniu mieszanym wpływają zarówno na reakcje anodowe jak
i katodowe, a wypadkowa ich działania zależy od względnej wielkości efektu anodowego
i katodowego. Należą do nich głównie związki organiczne zawierające azot (nitryle, aminy)
oraz siarkę.
W ostatnich latach bardzo rozwinęła się metoda nakładania inhibitorów korozji
w środowisku pary wodnej. Metoda ta zwana jest w skrócie VPCI ( z angielskiego VaporPhase Corrosion Inhibitor czyli inhibitory korozji fazy gazowej) albo VCI (z angielskiego
Volatile Corossion Inhibitor czyli lotne inhibitory korozji). W metodzie tej często używane
1
związki to: etanoloaminy, amyloaminy, morfoliny, hydrazyna oraz sole dicykloheksalaminy,
cykloheksylaminy i heksametyloaminy. Zastosowanie lotnych inhibitorów korozji w celu
ochrony powierzchni metali polega na powolnym odparowywaniu inhibitora z materiału
nasyconego danym związkiem, w który zapakowany jest chroniony przedmiot metalowy.
Cząsteczki inhibitora tworzą na powierzchni metalu warstwę o grubości ok. 4-5 molekuł.
Ponieważ materiał nigdy nie owija szczelnie elementu, co zapobiega powstaniu równowagi
reakcji, dlatego też cząstki są z niego stale emitowane, a tak zabezpieczony element
metalowy może być przechowywany nawet do dwóch lat.
Metoda zabezpieczania metali w wyżej opisany sposób jest czysta, bardziej
ekologiczna od innych i prosta. Materiał opakowaniowy może tutaj stanowić np. papier
makulaturowy.
Istnieje również wiele sposobów wykorzystania metody lotnych inhibitorów korozji już
podczas użytkowania metalowych części. Jednym z takich sposobów jest dodawanie VCI do
masy wiążącej w budowlach żelbetowych. Inhibitory fazy gazowej są też wykorzystywane
w urządzeniach mechaniki precyzyjnej do ochrony mikroskopijnych części tych urządzeń. Są
one również dodawane do olejów, smarów i płynów obróbkowych, co zapewnia ochronę
metali na etapie obrabiania elementów oraz eksploatacji maszyn.
Najczęściej używanymi lotnymi inhibitorami korozji są azotyny, a spośród nich azotyn
dicykloheksyloaminy, który może być stosowany do ochrony stali, blachy ocynkowej
i aluminium. Szacuje się, że ok. 90% VCI na rynku stanowią azotyn dicykloheksyloaminy
oraz benzoesan dietanoloaminy.
Metoda użycia lotnych inhibitorów korozji jest bardzo prosta, mało czasochłonna
i energochłonna, cechuje się dobrymi własnościami ochrony nawet w środowisku wilgotnym,
a także pozwala na dotarcie związków ochronnych do trudno dostępnych i bardzo małych
elementów. Jedną z jej nielicznych wad jest stosowanie lotnych związków azotowych, które
z wodą dają roztwory o wartości pH w okolicach 9,5, co w konsekwencji może doprowadzić
do repasywacji zabezpieczonej powłoki. Myślę jednak, że metoda ta jest na tyle prosta
i skuteczna, że jej stosowanie powolutku wypierać będzie inne zabezpieczenia tymczasowe
przy magazynowaniu i transporcie elementów metalowych, a stosowanie lotnych inhibitorów
korozji zostanie rozpowszechnione na tyle, aby mogły one chronić pracę różnych maszyn
i urządzeń przedłużając ich żywot.
Literatura:
1.„Lakiernictwo Przemysłowe” 01/2007, artykuł pt.: „Lotne inhibitory korozji – stan
i trendy rozwojowe”;
2.„Podstawy materiałoznawstwa” Henryk Woźnica, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,
Gliwice 2002;
3.„Powłoki ochronne” praca zbiorowa pod redakcją Stanisława Tkaczyka,
Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997;
4.„Podstawy procesów fizykochemicznych w wybranych technologiach wytwarzania
kompozytów metalicznych” Izabella Hyla, Józej Śleziona, Wydawnictwo Politechniki
Śląskiej, Gliwice 1993;
5.„Powłoki malarsko-lakiernicze. Poradnik” praca zbiorowa pod redakcją Jerzego
Zawadzkiego, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1972.
2