Russian Journal of General ChemistryRussian Journal of General ChemistryЖурнал общей химии0044-460X3034-5596The Russian Academy of Sciences67665910.31857/S0044460X24100046RFHMRMArticlesСтатьиResearch ArticleLocalization of formation reactions of protective heteropolynuclear complexes in the depth of oxide-hydroxide passivating films on the surface of mild steelЛокализация реакций формирования защитных гетерополиядерных комплексов в толще оксидно-гидроксидных пассивирующих пленок на поверхности низкоуглеродистой сталиhttps://orcid.org/0000-0003-4556-3854KazantsevaI. S.КазанцеваИ. С.
Russian Federation
chaus@udman.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4950-2370ChausovF. F.ЧаусовФ. Ф.
Russian Federation
chaus@udman.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6568-4736LomovaN. V.ЛомоваН. В.
Russian Federation
chaus@udman.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9401-0802Vorob’yovV. L.ВоробьевВ. Л.
Russian Federation
chaus@udman.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2515-8117IsupovN. Yu.ИсуповН. Ю.
Russian Federation
chaus@udman.ruUdmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesУдмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук1510202494101043105703032025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-460X/article/view/676659

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.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с послойным травлением ионами Ar+ исследованы закономерности формирования пассивирующих пленок на поверхности низкоуглеродистой стали в присутствии ингибиторов коррозии тридекагидрата нитрилотрис(метиленфосфонато)цинката тетранатрия Na4[Zn{N(CH2PO3)3}]∙13H2O и гептагидрата нитрилотрис(метиленфосфонато)аквакадмата тетранатрия Na4[Cd(H2O){N(CH2(PO3)3}]∙7H2O. Установлены состав и строение пленок, пространственная локализация процессов взаимодействия ионов ингибиторов с ионами железа, сопутствующих процессов и продуктов этих взаимодействий в толще пленок. Потенциодинамическим методом проведена оценка защитных свойств пассивирующих пленок и противокоррозионные свойства ингибиторов.

passivating filmsnitrilotris(methylenephosphonato)zincnitrilotris(methylenephosphonatoaqua)cadmiummild steelX-ray photoelectron spectroscopypolarisation techniquesпассивирующие пленкинитрилотрис(метиленфосфонато)цинкат тетранатриянитрилотрис(метиленфосфонато)аквакадмат тетранатриянизкоуглеродистая стальрентгеновская фотоэлектронная спектроскопияпотенциодинамический методМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-15-2021-1351Кузнецов Ю.И. // Усп. хим. 2004. Т. 73. С. 79; Kuznetsov Yu.I. // Russ. Chem. Rev. 2004. Vol. 73. N 1. doi 10.1070/RC2004v073n01ABEH000864Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976. 472 с.Князева Л.Г. Автореф. дис. … докт. хим. наук. Тамбов, 2012. 49 с.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.2021390503Зарапина И.В., Осетров А.Ю., Жиркова Ю.В. // Успехи в химии и химической технологии. 2023. Т. 37. № 2. С. 47.Кузнецов Ю.И., Раскольников А.Ф. // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 2. С. 249.Shaban A., Kalman E., Biczо I. // Corros. Sci. 1993. Vol. 35. N 5–8. P. 1463. doi 10.1016/0010-938X(93)90372-NGonzalez Y., Lafont M.C., Pebere N., Moran F.A. // J. Appl. Electrochem. 1996. Vol. 26. P. 1259. doi 10.1007/BF00249928Felhosi I., Keresztes Zs., Kármán F.H., Mohai M., Bertóti I., Kálmánz E. // J. Electroch. Soc. 1999. Vol. 146. N 3. P. 961. doi 10.1149/1.1391706Rajendran S., Appa Rao B.V., Palaniswamy N. // Anti-Corros. Methods Mater. 2000. Vol. 47. N 2. P. 83. doi 10.1108/00035590010316430Demadis K.D., Katarachia S.D., Koutmos M. // Inorg. Chem. Commun. 2005. N 8. P. 254. doi 10.1016/ j.inoche.2004.12.019Demadis K.D., Manzaridis C., Raptis R.G., Mezei G. // Inorg. Chem. Commun. 2005. N 44. P. 4469. doi 10.1021/ic050572qMuthumani N., Rajendran S., Pandiarajan M., Lydia Christy J., Nagalakshm R. // Port. Electrochim. Acta. 2012. Vol. 30. P. 307. doi 10.4152/pea.201205307Prabakaran M., Vadivu K., Ramesh S., Periasamy V. // Egypt. J. Petrol. 2014. V.23. P. 367. doi 10.1016/ j.ejpe.2014.09.004.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.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/S0044453720030152Telegdi 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)00666-1Chausov 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.202003255Somov N., Chausov F. CCDC 919565: Experimental Crystal Structure Determination, 2014. doi 10.5517/cczvwd2Chausov 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.cc26c7b5Сомов 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/S1063774513050118Чаусов 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/S106287381703008XChausov 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.cc202zknChausov 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.cc2033r0Chausov 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.2020.121324Чаусов Ф.Ф., Ульянов А.Л., Казанцева И.С., Добышева Л.В. // Физика металлов и металловедение. 2023. Т. 124. № 1. С. 36. doi 10.31857/S0015323022601416Dobysheva L.V., Chausov F.F., Lomova N.V. // Mater. Today Commun. 2021. Vol. 29. P. 102892. doi 10.1016/ j.mtcomm.2021.102892Cordero 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.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.Kuznetsov Yu.I., Redkina G.V. // Coatings. 2022. Vol. 12. N 2. Article no. 149. doi 10.3390/coatings12020149.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/S1062873820090117Жилин 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/S1070427223020089Сомов 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/S1063774523020165Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии / Под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. М.: Мир, 1987. 598 с.Lange’s Handbook of Chemistry / Ed. J.A. Dean. New York: McGraw-Hill, 1998. 1424 p.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.McIntyre N.S., Zetaruk D.G. // Anal. Chem. 1977. Vol. 49. P. 1521. doi 10.1021/ac50019a016Кузнецов Ю.И., Раскольников А.Ф. // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 5. С. 707.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/S2070205123700454Holmes W. // Anatom. Rec. 1943. Vol. 86. P. 157. doi 10.1002/ar.1090860205Shirley D.A. // Phys. Rev. (B). 1972. Vol. 5. P. 4709. doi 10.1103/PhysRevB.5.4709Wojdyr M. // J. Appl. Crystallogr. 2010. Vol. 43. P. 1126. doi 10.1107/S0021889810030499