Inhibicija korozije bakra primenom derivata...

Đ Vaštag i dr Inhibicija korozije bakra primenom derivata tiazola

ZASTITA MATERIJALA 56 (2015) broj 4 429

ĐENĐI VAŠTAG1 JELENA NAKOMČIĆ1 SUZANAAPOSTOLOV1 BORKO MATIJEVIĆ1 ABDUL SHABAN2

1Univerzitet u Novom Sadu Prirodno-matematički fakultet NoviSadSrbija 2Research Centre for Natural Sciences HungarianAcademy of Sciences Budapest Hungary

Naučni radISSN 0351-9465 E-ISSN 2466-2585UDC62019736693doi105937ZasMat1504429V

Zastita Materijala 56 (4)429 - 434 (2015)

Inhibicija korozije bakra primenom derivata tiazola

IZVOD

Primenom elektrohemijske impedansne spektroskopije (EIS) i skenirajućeg elektronskogmikroskopa (SEM) ispitivano je inhibitorsko dejstvo 5-(4rsquo-dimetilaminobenziliden)-24-dioksotetrahidro-13-tiazola DABDT na koroziju bakra u kiselo-sulfatnoj sredini (01moldmndash3

Na2SO4 pH=3) Dobijeni rezultati ukazuju na dobru inhibitorsku efikasnost ispitivanog derivatakoja raste sa porastom primenjene koncentracije Zaštitni efekat DABDT-a ostvaruje putemhemisorpcije (prateći Langmirovu izotermu) u obliku vrlo tankog inhibitorskog filma na bakarnupovršinu što se manifestuje povećanjem ukupnog otpora sniženjem kapaciteta dvojnog sloja kaoi manje oštećenom bakarnom površinom u odnosu na korozionu sredinuKljučne reči korozija bakra derivat tiazola EIS SEM

1 UVODBakar i njegove legure spadaju u važan kon-

strukcioni materijal koji je često izložen kiselojsredini prilikom prečišćavanja pri otklanjanju koro-zionih proizvoda sa prenosnika toplote elektro-hemijskog glačanja itd Najčešće korišćena kise-lina u ovim procesima je sumporna kiselina u čijemprisustvu može doći do korozije bakra pošto jeformiranje pasivnog oksidnog sloja na površinimetala onemogućeno [1] Zaštita bakra u kiselojsredini se najčešće vrši primenom korozionihinhibitora Veliki broj molekula je do sada ispitivankao potencijalni inhibitor korozije bakra Na osnovuobjavljenih rezultata uočljivo je da dobre inhibi-torske osobine imaju organski molekuli koji u svojojstrukturi sadrže heteroatome azota sumpora ili ki-seonika [2-8] Najveći broj njih ispoljava dobruinhibitorsku efikasnost u neutralnoj sredini dok jebroj jedinjenja sa dobrim zaštitinim osobinama ukiseloj sredini limitiran [9-13]

Derivati tiazola spadaju u grupu jedinjenja kojase pokazala kao dobar inhibitor korozije bakra ukiselo-sulfatnoj sredini Ovi organski molekuli svojeinhibitorsko dejstvo na koroziju pretežno ispoljavajuadsorpcijom na metalnu površinu usled čega sestepen korozije metala smanjuje [14-15]

Autor za korespondenciju Đenđi VaštagE-mail djendjivastagdhunsacrsRad primljen 11 06 2015Rad prihvaćen 10 08 2015Rad je dostupan na sajtu wwwidkorgrscasopis

Cilj ovog rada je bio da se ispita inhibitorskodejstvo derivata tiazola 5-(4rsquo-dimetilaminoben-ziliden)-24-dioksotetrahidro-13-tiazola (DABDT)na koroziju bakra u kiselom rastvoru (pH=3) nat-rijum-sulfata koncentracije 01 moldm-3 primenomelektrohemijske impedansne spektroskopije (EIS) iskenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM)

2 EKSPERIMENTALNI DEOU okviru ovog rada ispitivan je 5-(4rsquo-dimetil-

aminobenziliden)-24-dioksotetrahidro-13-tiazolDABDT (slika 1) kao inhibitor korozije bakra ukiseloj sulfatnoj sredini

S

NH

O O

HCN

CH3

CH3

Slika 1 - Struktura inhibitora

Zbog male rastvorljivosti jedinjenja u vodi prvoje pripremljen osnovni rastvor inhibitora koncentra-cije 110-3 moldm-3 u etanolu Razblaživanjem os-novnog rastvora destilovanom vodom i dodatkomNa2SO4 dobijeni su rastvori željenih koncentracija isastava (~ 4 etanola) U svim ispitivanim rastvo-rima pH vrednost je podešena na 3 dodatkomrazblažene sumporne kiseline

Za elektrohemijska merenja korišćen je kom-pjuterski kontrolisan potenciostat VoltaLab PGZ301 Merenja elektrohemijske impedanse vršena


ZASTITA MATERIJALA 56 (2015) broj 4430

su u standardnoj troelektrodnoj elektrohemijskojćeliji Kao radna elektroda korišćena je bakarnaelektroda pomoćna elektroda je bila platinska mre-ža a kao referentna elektroda korišćena je zasi-ćena kalomelova elektroda Pre svakog merenjaradna elektroda je polirana papirom za glačanjeSiC finoće 1200 oprana i uronjena u ispitivanirastvor Merenja elektrohemijske impedanse vrše-na su na korozionom potencijalu elektrode nakonrelaksacionog vremena od 30 minuta u osnovnomrastvoru elektrolita (Na2SO4 c=01moldm-3 pH=3) iu rastvorima inhibitora u opsegu koncentracija od0001 mmoldm-3 do 001 mmoldm-3 Sva merenjasu vršena na sobnoj temperaturi 298K uz stalnomešanje rastvora Nametnuti potencijal je bio sinu-soidne amplitude od 10mV a merenja su vršena uopsegu frekvence od 001Hz do 10kHz sa 10tačaka u dekadi Kvantitativna analiza eksperimen-talnih rezultata rađena je nelinearnom metodomnajmanjih kvadrata primenom programaEissa_01b

Morfologija bakarne površine praćena je pri-menom skenirajućeg elektronskog mikroskopa mo-dela ZEISS EVO40 XVP instrument Pre snimanjapločice bakra su polirana papirom za glačanje SiCfinoće 2000 nakon toga dijamantskom suspen-zijom veličine zrna 025μm oprane i uronjene ukorozioni rastvor ili rastvor inhibitora koncentracije001 mmoldm-3 48 sati Snimanje morfologije ba-karne površine rađeno je pri uvećanju od 15000

3 REZULTATI I DISKUSIJA

31 Rezultati elektrohemijske impedansnespektroskopije

Merenja elektrohemijske impedansne spektro-skopije kao što je već ranije navedeno vršena su ukiselom rastvoru natrijum-sulfata koncentracije01moldm-3 i u inhibitorskim rastvorima u opsegukoncentracija od 0001mmoldm-3 do 001 mmoldm-3

pri pH=3 nakon relaksacionog vremena od 30 mi-nuta Na slici 2 prikazana je Nyquistova kriva ba-karne elektrode u osnovnom rastvoru (01 moldm-3

Na2SO4) a na slici 3 Nyquistove krive bakarneelektrode u inhibitorskim rastvorima različitihkoncentracija

Sa slike 2 i slike 3 se vidi da Nyquist-ove krive iu osnovnom i u inhibitorskim rastvorima odstupajuod idealnog polukružnog oblika što je i karakte-ristično za bakar u kiseloj sulfatnoj sredini Ovajfenomen se često pripisuje heterogenosti bakarnepovršine ili adsorpciji inhibitora [16-17] Sa slika 2 i3 takođe je uočljivo i to da se Nyquist-ove krive uosnovnom rastvoru i u inhibitorskim rastvorima raz-likuju po obliku U korozionoj sredini bez prisustvainhibitora za razliku od inhibitorskih rastvora nakrivoj se javlja jedan polukrug pri visokim frek-vencama koji je praćen konstantnim faznim uglomod 45deg nezavisnim od frekvencije Ova pojava jekarakteristična za sisteme koji su pod kontrolom

linearne difuzije i mogu se dobro opisati primenomWarburgove impedanse

0 50 100 150 20010

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

Z im

ag

Z real

Slika 2 - Nyquist-ova kriva bakarne elektrode ukorozionom rastvoru

0 2000 4000 6000 8000

0

-1000

-2000

-3000

-4000

-5000

Z im

ag

Z real

slepa proba 0005 mmoldm-3

0001 mmoldm-3 0007 mmoldm-3


Slika 3 - Nyquist-ove krive bakarne elektrode urastvorima DABDT

Sa slika 2 i 3 se takođe može videti da prisus-tvo inhibitora dovodi do nestanka konstantanogfaznog ugla od 45deg a porast koncentracije do zna-čajnog povećanja kapacitativne petlje naNyquistovim krivama u oblasti viših frekvenciji u od-nosu na korozionu sredinu Ovakva pojava indika-cija je da molekuli DABDT-a formiraju barijeru nametalnoj površini i na taj način ga štite od korozije[18] Sa druge strane povećanje kapacitativnepetlje sa porastom koncentracije inhibitora je znakda otpor prenosu naelektrisanja postaje domi-nantan u prisustvu tiazola [3]

Više informacija o dinamičkim procesima kojise odigravaju na površini elektrode u osnovnom iinhibitorskim rastvorima može se dobiti modelira-njem ispitivanog elektrohemijskog sistema Modeli-ranje se vrši primenom nelinearne metode najma-njih kvadrata

Primenom programa Eissa_01b dobijena sudva modela jedan za osnovni rastvor (slika 4a) a



drugi model se pokazao pogodnim za opisivanjeelektrohemijske ćelije u inhibitorskim rastvorima(slika 4b)

Slika 4a - Model elektrohemijske ćelije uinhibitorskim rastvorima

Slika 4b - Model elektrohemijske ćelije ukorozionom rastvoru

gde jeRs - omni otpor rastvora elektrolitaRct - otpor prenosu naelektrisanjaCPE - fazno konstantni element dvojnog sloja iZw - Warburgova impedansa

Prilikom modeliranja umesto kapaciteta dvoj-nog sloja Cds koristio se fazno konstantni elementCPE Bolje slaganje eksperimentalnih podatakaprilikom modeliranja sa fazno konstantnim elemen-tom ukazuje na prisustvo nehomogenosti elek-trodne površine koja utiče na neravnomernu ras-podelu površinskih osobina bakarne elektrode

Impedansa fazno konstantnog elementa data jejednačinom

0

1 ( )YCPEZ j

(1)

gde jeY0 - magnituda od CPEω - ugaona frekvenca aα -eksponencijalni pojam od Cds (0 le α le 1) [15-16]

Vrednost α ukazuje na distribuciju vremenskihkonstanti pod uticajem nehomogenosti elektrodnepovršine ili usled formiranja inhibitorskog filma [19]Mala vrednost α indikacija je za veću hrapavostelektrodne površine [20] Vrednost α~05 je znakda se u toku korozionog procesa javlja difuzija aako je vrednost α veća (kao u slučaju DABDT-a)kapacitativna petlja u Nyquist-ovoj krivi potiče odoksido-redukcijskih procesa korozionih produkataili rastvorenog kiseonika [21]

Dobijene vrednosti fazno konstantnog elemen-ta su preračunate u kapacitet dvojnog sloja prime-nom Hsu i Mansfeldove formule koja se najčešćeprimenjuje za korozione inhibitore [2223]

U tabeli 1 su prikazane vrednosti za korozionipotencijal (E) kao i vrednosti dobijene modeli-ranjem elektrohemijskog sistema za polarizacioniotpor (Rct) kapacitet dvojnog sloja (Cds) neho-mogenost površine (α) i inhibitorsku efikasnost (η)u osnovnom rastvoru i rastvorima ispitivanog de-rivata tiazola pri različitim koncentracijama Vred-nost Warburgove impedanse za osnovni rastvoriznosila je 5Ω Inhibitorska efikasnost (η) računataje na osnovu jednačine

( ) ( )( )

ct ct

ct

R inh R oR inh

(2)() 100 (3)

gde je - prekrivenost bakarne površineRct (inh) -polarizacioni otpor u inhibitorskom

rastvoru aRct (o) -polarizacioni otpor u osnovnom rastvoru

Tabela 1 - Vrednosti korozionog potencijala polarizacionog otpora kapaciteta dvojnog slojanehomogenosti površine i inhibitorske efikasnosti osnovnog rastvora i inhibitorskih rastvora

cmmoldm-3 EmV RctΩ CdsmFcm-2 α η ()0 -43 170 1809 053

0001 -48 430 1622 070 6050003 -51 1690 1020 075 8990005 -58 5500 733 080 9690007 -56 7350 392 080 9770010 -57 10000 370 075 983

Iz podataka prikazani u tabeli 1 ako se pos-matraju vrednosti izmerenih korozionih potencijalau svim sistemima može se uočiti da ne dolazi donjegovog pomeranja usled prisustva različitih

koncentracija DABDT-a Takođe se može primetitida u prisustvu inhibitora dolazi do smanjenjanehomogenosti elektrodne površine odnosno doporasta vrednosti α faktora Pored opisivanja ne-



homogenosti elektrodne površine kao što je većranije navedeno vrednost α faktora se često koristi iza predviđanje tipa procesa koji kontroliše brzinuelektrohemijske reakcije u datom sistemu Vred-nosti α faktora koje se kreću u granicama od 070-090 ukazuju da je dominatan faktor koji utiče nabrzinu korozione reakcije prenosa naelektrisanjadok vrednost manja od toga je znak da je elektro-hemijski sistem pod difuzionom kontrolom Kao štose iz vrednosti α faktora prikazanih u Tabeli 1 moževideti brzina korozione reakcije bakra u osnovnomrastvoru je pod difuzionom kontrolom dok u inhibi-torskim rastvorima limitirajući faktor rastvaranjabakra predstavlja prenos naelektrisanja Dobijenirezultati potvrđuju ispravnost odabranih modelaelektrohemijske ćelije

Vrednosti polarizacionog otpora Rct predsta-vljaju direktno merilo zaštićenosti bakarne površineod korozije Veća vrednost polarizacionog otpora jeznak bolje otpornosti posmatrane metalne površineu odnosu na degradacioni proces [10 24] Izrezultata prikazanih u tabeli 1 vidi se da jepolarizacioni otpor u prisustvu ispitivanog derivatatiazola od 2 do 50 puta veći nego u osnovnomrastvoru što predstavlja dokaz da ispitivani derivattiazola raspolaže inhibitorskim osobinama u od-nosu na koroziju bakra u kiselo-sulfatnoj srediniUočljivo je da vrednost polarizacionog otpora jakozavisi od primenjene koncentracije Sa porastomkoncentracije dolazi do povećanja polarizacionogotpora

Na osnovu teorijskih saznanja poznato je daorganski molekuli svoje inhibitorsko dejstvo nakoroziju bakra ispoljavaju adsorbcijom na površinumetala Molekul inhibitora prilikom adsorbcije nametalnu površinu istiskuje molekule vode iili na-elektrisane jone iz unutrašnjosti elektrohemijskogdvojnog sloja Za razliku od vode i naelektrisanihjona organska jedinjenja imaju znatno nižu vred-nost dielektrične konstante što kao posledicu imasniženje vrednosti kapaciteta dvojnog slojaVrednosti kapaciteta dvojnog sloja Cds (tabela 1)određene u osnovnom i inhibitorskim rastvorimapotvrđuju gore navedeno Naime u inhibitorskimrastvorima svih koncentracija su registrovane niževrednosti kapaciteta dvojnog sloja u odnosu naosnovni rastvor Podaci prikazani u tabeli 1 ukazujui na to da vrednost kapaciteta dvojnog sloja u veli-koj meri zavisi i od primenjene koncentracijeinhibitora

Termodinamički parametari procesa adsorbcijeinhibitora na površini bakarne elektrode konstanteravnoteže procesa adsorpcije Kads i promena slo-bodne energije adsorpcije ΔGads određeni su naosnovu podataka dobijenih analizom adsorpcioneizoterme DABDT-a Obradom dobijenih eksperi-mentalnih rezultata utvrđeno je da se ispitivaniinhibitor na bakarnu površinu adsorbuje pratećiLangmirovu izotermu

1 +inhinh

ads

c cK

(4)

gde jecinhndash koncentracija inhibitora - prekrivenost bakarne površineKadsndashkonstanta ravnoteže procesa adsropcije

Promena slobodne energije procesa adsorp-cije ΔGadsizračunata je na osnovu jednačine

1 exp( )555ads adsK G RT

(5)Na slici 5 prikazana je Langmirova izoterma

adsorpcije molekula DABDT na bakarnu površinuOdsečak dobijene linearne zavisnoti pri nagibu odjedan predstvalja recipročnu vrednost konstanteravnoteže procesa adsorpcije Kads

Vrednosti konstante ravnoteže procesa adsorp-cije Kads i koeficijent regresije R izračunate naosnovu Langmirove izoterme kao i vrednost pro-mene slobodne energije adsorpcije ΔGads pri tem-peraturi od 298 K prikazane su u tabeli 2

Tabela 2 - Vrednosti konstante ravnoteže procesaadsorbcije K koeficijent regresije R i pro-mena slobodne energije adsorbcije Gadsza DABDT

lnK Gads kJ mol-1 R144 -456 0999

00 20x10-6 40x10-6 60x10-6 80x10-6 10x10-5

00

20x10-6

40x10-6

60x10-6

80x10-6

10x10-5

c-1 m

oldm-3

c moldm-3

Slika 5 - Langmirova izoterma adsorpcije DABDT-aDobijeni rezultati ukazuju na to da se DABDT

na bakranu površinu pri navedenim uslovimaadsorbuje brzo spontano uz formiranje stabilnoginhibitorskog filma na bakarnoj površini [915]Vrednost Gads negativnija od -40 kJ mol-1 dokaz jeda se ispitivano jedinjenja na bakarnu površinu ve-zuju hemijskom adsorpcijom [9] zahvaljujući čemuostvaraje dobru inhibitorsku efikasnosti u kiselojsulfatnoj sredini

Formiranju hemijske veze između inhibitorskogmolekula i bakarne površine doprinosi izmeđuostalog i priroda supstituenta u položaju 4 u mole-kulu tiazola Naime dimetilamino grupa spada u



supstituent sa jako izraženom težnjom ka doniranjuelektrona usled čega se gustina elektronskogoblaka u molekulu DABDT-a u većoj meri koncen-triše u okolini atoma aktivnog centra (sumpora)preko koga se ostvaruje veza sa bakrom nego ka-da supstituent nije prisutan [6]

32 Rezultati skenirajućeg elektronskogmikroskopa

Primenom skenirajućeg elektronskog mikros-kopa (SEM) analizirana je morfologija bakarnepovršine koja je bila pre toga uronjena 48 sati u ki-seli rastvor natrijum-sulfata (pH=3) koncentracije01moldm-3 i u inhibitorski rastvor koncentracije001 mmoldm-3 Slika 6 prikazuje bakarnu površinuna vazduhu a slika 7 prikazuje morfologiju bakarnepovršine nakon kontakta sa korozionom sredinom(a) i nakon uranjanja 48 sati u inhibitorski rastvor(b)

Slika 6 - Morfologija bakarne površine na vazduhuKada se uporede morfologije bakarne površine

prikazane na slici 6 i slici 7a jasno se vidi da ukiselom rastvoru natrijum-sulfata dolazi do značaj-nog oštećenja površine metala u odnosu na po-vršinu koja nije bila izložena korozionom dejtvu Napovršini bakra nakon izlaganja korozionoj sredinijavljaju se jamice koje su pretežno prekrivenakorozionim produktima (Cu2O iili CuO)

Slika 7a - Morfologija bakarne površine ukorozionoj sredini

Slika 7b prikazuje površinu bakarne pločice na-kon izlaganja inhibitorskom rastvoru isti vremenskiperiod kao i korozionoj sredini Kao što se sa slike7b vidi morfologija bakarne površine se ne menjaznačajno prisustvo inhibitorskog filma nije uočiljivona površini ali se može registrovati da je bakarnapovršina manje nagrižena broj korozionih ošte-ćenja je smanjen a jamice koje se javljaju su znat-no manjih i dubina i širina u odnosu na korozionirastvor što svedoći o zaštitnom dejstvo primenje-nog derivata tiazola

Slika 7b - Morfologija bakarne površine u rastvoruDABDT-a c=001mmoldm-3

4 ZAKLJUČAKU ovom radu su primenom elektrohemijske

impedansne spektroskopije i skenirajućeg elektron-skog mikroskopa ispitivane inhibitorske osobine 5-(4rsquo-dimetilaminobenziliden)-24-dioksotetrahidro-13-tiazola (DABDT) na koroziju bakra u kiselomrastvoru natrijum-sulfata koncentacije 01moldm-3

pri pH=3 Na osnovu rezultata dobijenih u ovomradu može se zaključiti sledeće

Ispitivano jedinjenje DABDT ispoljava inhibi-torske osobine u odnosu na koroziju bakra u kiselo-sulfatnoj sredini (pH=3) adsorbujući se na njegovupovršinu prateći Langmirovu izotermu Inhibitorskaefikasnost ispitivanog derivata tiazola u velikoj merizavisi od primenjene koncentracije Najbolja zaštitabakra od korozije registrovana je pri najvećojprimenjenoj koncentraciji od 001 mmoldm-3 Uosnovnom rastvoru brzina korozione reakcije bakraje difuziono kontrolisana dok prenos naelektrisanjapreuzima dominantan uticaj na brzinu rastvaranjabakra u inhibitorskim rastvorima Inhibitorsko dejs-tvo ispitivano jedinjenja ispoljava porastom polari-zacionog otpora sistema smanjenjem kapacitetadvojnog sloja kao i smanjenjem broja i dimenzijakorozionih oštećenja koja se javljaju na bakarnojpovršini u odnosu na osnovni rastvor

ZahvalnicaOvaj rad je finansijski podržan od strane

Ministarstva prosvete nauke i tehnološkog razvojaRepublike Srbije u okviru projekta ОI-172013 iPokrajinskog Sekretarijata za nauku i tehnološkirazvoj Autonomne Pokrajine Vojvodine u okviruprojekta br 114-451-11562014-02



5 REFERENCE[1] VBrusic MAFrisch BNEldridge FPNovak

FBKaufman BMRush GSFrankel (1991)Copper Corrosion With and Without Inhibitors JElectrochem Soc 138 2253-2259

[2] MAntonijevic MPetrovic (2008) Copper corrosioninhibitors A review Int J Electrochem Sci 3 1-28

[3] ZAvramovic MAntonijevic (2011) Electrochemicalbehaviour of brass in acidic chloride solutions effectof organic inhibitors Zaštita materijala 52(4) 257-263

[4] MBehpour NMohammadi (2012) Investigation ofinhibition properties of aromatic thiol self-assembledmonolayer for corrosion protection Corros Sci 65331-339

[5] LHu SZhang WLi BHou (2010) Electochemicaland thermodynamic investigation of diniconazoleand triadimefon as corrosion inhibitors for copper insynthetic seawater Corros Sci 52 2891-2896

[6] ĐVaštag SApostolov JNakomčić BMatijević(2013) Inhibitorske karakteristike derivata tiazola nakoroziju bakra u kiseloj sredini Zaštita materijala54(4) 371-379

[7] GyVastag AShaban IFelhősi EKaacutelmaacuten (2012)Study of inhibition properties of some thiazolederivatives against copper corrosion Zaštitamaterijala 53(1) 29-32

[8] MTomić RFuchs Godec LjVasiljević MPavlović(2012) Possibility of application of green inhibitor forthe protection of copper Zaštita materijala 53(3)201-214

[9] Moretti G Guidi F (2002) Tryptophan as coppercorrosion inhibitor in 05 M aerated sulfuric acidCorros Sci 44 1995-2011

[10] ZTao WHe SWang GZhou (2013)Electrochemical study of cyproconazole as novelcorrosion inhibitor for copper in acidic solution IndEng Chem Res 52 17891-17899

[11] MBozorg TSFarahani JNeshati ZChaghazardiGMZiarani (2014) Myrtus communis as greeninhibitor of copper corrosion in sulfuric acid IndEng Chem Res 53 4295-4303

[12] AZarrouk BHammouti ADafali FBentiss (2013)Inhibitive properties and adsorption of purpald as acorrosion inhibitor for copper in nitric acid mediumInd Eng Chem Res 52 2560-2568

[13] ASimunović MPetrović MRadovanović SMilićMAntonijević (2014) Inhibition of copper corrosion

in acidic sulfate media by eco-friendly amino acidcompound Chem Papers 68 3 362-371

[14] GyVastag ESzőcs AShaban EKaacutelmaacuten (2001)New inhibitors for copper corrosion Pure ApplChem 73 1861-1869

[15] ĐVaštag SApostolov MHadžistević MSekulić(2013) The possibility of copper corrosion protectionin acidic media using a thiazole derivative MaterTehnol 47 329-333

[16] SShukla MQuraishi (2010) The effects ofpharmaceutically active compound doxycycline onthe corrosion of mild steel in hydrochloric acidsolution Corros Sci 52 314-321

[17] HAshassi-Sorkhabi NGhalebsaz-JeddiFHasemzadeh HJahani (2006) Corrosioninhibition of carbon steel in hydrochloric acid bysome polyethylene glycols Electrochim Acta 513848-3854

[18] DAsefi MArami NMahmoodi (2010)Electrochemical effect of cationic gemini surfactantand halide salts on corrosion inhibition of lowcarbon steel in acid medium Corros Sci 52 794-800

[19] MFolquer SRibotta SReal LGassa (2002) Studyof copper dissolution and passivation processes byelectrochemical impedance spectroscopyCorrosion 58 240-247

[20] ABenedetti PTASumodjo KNobe MProud(1995) Electrochemical studies of copper copper-aluminium and copper-aluminium-silver alloysImpedance results in 05M NaCl Electrochim Acta40 2657-2668

[21] HCurkovic EStupnisek-Lisac HTakenouti (2009)Electrochemical Quartz Crystal Microbalance andElectrochemical Impedance Spectroscopy Study ofCopper Corrosion Inhibition by Imidazoles CorrosSci 51 2342-2348

[22] CHHsu FMansfeld (2001) Concerning the conver-sion of the constant phase element parameter Y0into a capacitance Corrosion 57 747-748

[23] BHirschorn MOrazem BTribollet VVivier IFrateur MMusiani (2010) Determination of effectivecapacitance and film thickness from constant-phase-element parameters Electrochim Acta 556218-6227

[24] SMurlidharan KLNPhani SPitchumani SRavichandran (1995) Polyamino-BenzoquinonePolymers A New Class of Corrosion Inhibitors forMild Steel JElectrochemSoc 142 1478-1483

ABSTRACTINHIBITION OF COPPER CORROSION USING THIAZOLE DERIVATIVEThe inhibitor efficiency of 5-(4rsquo-dimetylaminobenzylidene)-24-dioxotetrahydro-13-thiazoleDABDT against copper corrosion in acidic sulfate solution (01moldmndash3 Na2SO4 at pH=3) wasinvestigated applying the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning electronmicroscopy (SEM) Obtained results indicated that inhibition efficiency of investigated thiazolederivative is good and that it increases with the increase of the applied concentration of thiazoleThe protective effect the DABDT achieved through the adsorption (following Langmuir isotherm)on copper surface as a thin inhibitor film which is manifested as an increase of the totalresistance a decrease of the double layer capacitance and also as the less damaged coppersurface compared with the blank solutionKeywords copper corrosion thiazole derivative EIS SEMScientific paperPaper received 11062015Paper accepted 10082015Paper is available on the website wwwidkorgrscasopis



su u standardnoj troelektrodnoj elektrohemijskojćeliji Kao radna elektroda korišćena je bakarnaelektroda pomoćna elektroda je bila platinska mre-ža a kao referentna elektroda korišćena je zasi-ćena kalomelova elektroda Pre svakog merenjaradna elektroda je polirana papirom za glačanjeSiC finoće 1200 oprana i uronjena u ispitivanirastvor Merenja elektrohemijske impedanse vrše-na su na korozionom potencijalu elektrode nakonrelaksacionog vremena od 30 minuta u osnovnomrastvoru elektrolita (Na2SO4 c=01moldm-3 pH=3) iu rastvorima inhibitora u opsegu koncentracija od0001 mmoldm-3 do 001 mmoldm-3 Sva merenjasu vršena na sobnoj temperaturi 298K uz stalnomešanje rastvora Nametnuti potencijal je bio sinu-soidne amplitude od 10mV a merenja su vršena uopsegu frekvence od 001Hz do 10kHz sa 10tačaka u dekadi Kvantitativna analiza eksperimen-talnih rezultata rađena je nelinearnom metodomnajmanjih kvadrata primenom programaEissa_01b

Morfologija bakarne površine praćena je pri-menom skenirajućeg elektronskog mikroskopa mo-dela ZEISS EVO40 XVP instrument Pre snimanjapločice bakra su polirana papirom za glačanje SiCfinoće 2000 nakon toga dijamantskom suspen-zijom veličine zrna 025μm oprane i uronjene ukorozioni rastvor ili rastvor inhibitora koncentracije001 mmoldm-3 48 sati Snimanje morfologije ba-karne površine rađeno je pri uvećanju od 15000

3 REZULTATI I DISKUSIJA

31 Rezultati elektrohemijske impedansnespektroskopije

Merenja elektrohemijske impedansne spektro-skopije kao što je već ranije navedeno vršena su ukiselom rastvoru natrijum-sulfata koncentracije01moldm-3 i u inhibitorskim rastvorima u opsegukoncentracija od 0001mmoldm-3 do 001 mmoldm-3

pri pH=3 nakon relaksacionog vremena od 30 mi-nuta Na slici 2 prikazana je Nyquistova kriva ba-karne elektrode u osnovnom rastvoru (01 moldm-3

Na2SO4) a na slici 3 Nyquistove krive bakarneelektrode u inhibitorskim rastvorima različitihkoncentracija

Sa slike 2 i slike 3 se vidi da Nyquist-ove krive iu osnovnom i u inhibitorskim rastvorima odstupajuod idealnog polukružnog oblika što je i karakte-ristično za bakar u kiseloj sulfatnoj sredini Ovajfenomen se često pripisuje heterogenosti bakarnepovršine ili adsorpciji inhibitora [16-17] Sa slika 2 i3 takođe je uočljivo i to da se Nyquist-ove krive uosnovnom rastvoru i u inhibitorskim rastvorima raz-likuju po obliku U korozionoj sredini bez prisustvainhibitora za razliku od inhibitorskih rastvora nakrivoj se javlja jedan polukrug pri visokim frek-vencama koji je praćen konstantnim faznim uglomod 45deg nezavisnim od frekvencije Ova pojava jekarakteristična za sisteme koji su pod kontrolom

linearne difuzije i mogu se dobro opisati primenomWarburgove impedanse

0 50 100 150 20010

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

Z im

ag

Z real

Slika 2 - Nyquist-ova kriva bakarne elektrode ukorozionom rastvoru

0 2000 4000 6000 8000

0

-1000

-2000

-3000

-4000

-5000

Z im

ag

Z real

slepa proba 0005 mmoldm-3



Slika 3 - Nyquist-ove krive bakarne elektrode urastvorima DABDT

Sa slika 2 i 3 se takođe može videti da prisus-tvo inhibitora dovodi do nestanka konstantanogfaznog ugla od 45deg a porast koncentracije do zna-čajnog povećanja kapacitativne petlje naNyquistovim krivama u oblasti viših frekvenciji u od-nosu na korozionu sredinu Ovakva pojava indika-cija je da molekuli DABDT-a formiraju barijeru nametalnoj površini i na taj način ga štite od korozije[18] Sa druge strane povećanje kapacitativnepetlje sa porastom koncentracije inhibitora je znakda otpor prenosu naelektrisanja postaje domi-nantan u prisustvu tiazola [3]

Više informacija o dinamičkim procesima kojise odigravaju na površini elektrode u osnovnom iinhibitorskim rastvorima može se dobiti modelira-njem ispitivanog elektrohemijskog sistema Modeli-ranje se vrši primenom nelinearne metode najma-njih kvadrata

Primenom programa Eissa_01b dobijena sudva modela jedan za osnovni rastvor (slika 4a) a









0

1 ( )YCPEZ j

(1)





( ) ( )( )

ct ct

ct

R inh R oR inh

(2)() 100 (3)





0001 -48 430 1622 070 6050003 -51 1690 1020 075 8990005 -58 5500 733 080 9690007 -56 7350 392 080 9770010 -57 10000 370 075 983









1 +inhinh

ads

c cK

(4)









00 20x10-6 40x10-6 60x10-6 80x10-6 10x10-5

00

20x10-6

40x10-6

60x10-6

80x10-6

10x10-5

c-1 m

oldm-3

c moldm-3

























































0

1 ( )YCPEZ j

(1)





( ) ( )( )

ct ct

ct

R inh R oR inh

(2)() 100 (3)





0001 -48 430 1622 070 6050003 -51 1690 1020 075 8990005 -58 5500 733 080 9690007 -56 7350 392 080 9770010 -57 10000 370 075 983









1 +inhinh

ads

c cK

(4)









00 20x10-6 40x10-6 60x10-6 80x10-6 10x10-5

00

20x10-6

40x10-6

60x10-6

80x10-6

10x10-5

c-1 m

oldm-3

c moldm-3























































1 +inhinh

ads

c cK

(4)









00 20x10-6 40x10-6 60x10-6 80x10-6 10x10-5

00

20x10-6

40x10-6

60x10-6

80x10-6

10x10-5

c-1 m

oldm-3

c moldm-3



























































































































Date post:	19-Oct-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

Inhibicija korozije bakra primenom derivata...

Documents