Ингибиторы коррозии меди и ее сплавов на основе растительного сырья и наночастиц оксидов металлов

Аннотация

В статье рассмотрена коррозионная деградация меди и оловянной бронзы в условиях современной городской атмосферы, где присутствие сульфат-, нитрат- и хлорид-ионов приводит к формированию рыхлых коррозионных продуктов и развитию локальных поражений, критичных для кровельных, фасадных и декоративно-скульптурных элементов. Показано, что замена традиционных синтетических ингибиторов экологически более приемлемыми композициями возможна за счет сочетания фитохимических компонентов растительного сырья и наночастиц оксидов металлов, формирующих гибридные органо-неорганические барьерные слои. В качестве модельного материала использована бронза БрОФ 10-1 (CuSn10P1), испытанная в растворе городского дождя (Na2SO4/NaHCO3/NaCl по 0,2 г/л, pH 4,5). Растительные экстракты шалфея лекарственного и полыни получены мацерацией; их фенольный пул и антиоксидантные характеристики количественно сопоставлены (для шалфея 145,8 мг ГК/г и 78,3% по DPPH), что обосновывает повышенную адсорбционную способность. Наночастицы ZnO и TiO2 синтезированы золь-гель методом; установлены близкие к коллоидной границе устойчивости дзета-потенциалы (−28,4 и −31,6 мВ) и средние гидродинамические диаметры 42,7 и 36,2 нм, что определяет требования к ультразвуковому диспергированию. Электрохимическая оценка выявила выраженную синергию: гибрид Salvia/ZnO снижает плотность тока коррозии с 12,84 до 0,86 мкА/см² при эффективности 93,30%, а Salvia/TiO2 обеспечивает 91,04% (Icorr 1,15 мкА/см²); изменение наклонов тафелевых зависимостей указывает на смешанный характер торможения с преимущественным влиянием на анодные процессы. По данным циклической вольтамперометрии заряд, связанный с поверхностными превращениями, уменьшается с 18,42 до 2,15 мКл/см², что интерпретируется как формирование плотного диэлектрического барьера и перестройка энергетики межфазных реакций вследствие хемосорбции. Микроскопический анализ подтверждает подавление питтинга: для оптимального Salvia/ZnO средняя глубина уменьшается до 0,45 мкм, площадь поражения – до 3,2%, шероховатость Ra – до 0,65 мкм. Адсорбция описана изотермой Ленгмюра с модификацией термодинамических параметров при введении наночастиц; сопоставление комплексов данных демонстрирует высокую согласованность и прикладную релевантность для защиты и реставрации медных сплавов в агрессивных городских средах.