ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES

Corrosion inhibitors of copper and its alloys based on plant raw materials and metal oxide nanoparticles

Authors

How to cite

GOST Liu Y. Corrosion inhibitors of copper and its alloys based on plant raw materials and metal oxide nanoparticles // Environmental Management Issues. 2026. Vol. 5. No. 1. P. 21-30. DOI: 10.25726/z5481-8426-1151-s
APA Liu, Y. (2026). Corrosion inhibitors of copper and its alloys based on plant raw materials and metal oxide nanoparticles. Environmental Management Issues, 5(1), 21-30. https://doi.org/10.25726/z5481-8426-1151-s

Abstract

The article examines the corrosion degradation of copper and tin bronze in the conditions of modern urban atmosphere, where the presence of sulfate, nitrate, and chloride ions leads to the formation of loose corrosion products and the development of local damages critical for roofing, facade, and decorative-sculptural elements. It is shown that replacing traditional synthetic inhibitors with more environmentally acceptable compositions is possible through the combination of phytochemical components of plant raw materials and metal oxide nanoparticles, forming hybrid organo-inorganic barrier layers. As a model material, bronze BrOF 10-1 (CuSn10P1) was used, tested in a city rain solution (Na2SO4/NaHCO3/NaCl at 0.2 g/L each, pH 4.5). Plant extracts of medicinal sage and wormwood were obtained by maceration; their phenolic pool and antioxidant characteristics were quantitatively compared (for sage: 145,8 mg GAE/g and 78,3% by DPPH), justifying enhanced adsorption capacity. ZnO and TiO2 nanoparticles were synthesized by the sol-gel method; zeta potentials close to the colloidal stability boundary (−28.4 and −31.6 mV) and average hydrodynamic diameters of 42.7 and 36.2 nm were established, determining the requirements for ultrasonic dispersion. Electrochemical evaluation revealed pronounced synergy: the Salvia/ZnO hybrid reduces the corrosion current density from 12,84 to 0.86 µA/cm² with 93,30% efficiency, while Salvia/TiO2 provides 91,04% (Icorr 1.15 µA/cm²); changes in Tafel slopes indicate a mixed inhibition mechanism with predominant effect on anodic processes. Cyclic voltammetry data show that the charge associated with surface transformations decreases from 18,42 to 2,15 µC/cm², interpreted as the formation of a dense dielectric barrier and restructuring of the energetics of interfacial reactions due to chemisorption. Microscopic analysis confirms pitting suppression: for optimal Salvia/ZnO, average depth decreases to 0,45 µm, affected area to 3,2%, roughness Ra to 0,65 µm. Adsorption is described by the Langmuir isotherm with modification of thermodynamic parameters upon nanoparticle introduction; comparison of data sets demonstrates high consistency and practical relevance for the protection and restoration of copper alloys in aggressive urban environments.

Keywords

corrosion inhibitors copper and bronze plant extracts ZnO and TiO2 nanoparticles urban atmosphere

References

Базелева Н.А., Соцкая Н.В., Кравченко Т.А. Влияние концентрации кислорода на коррозию меди М1 и алюминиевого сплава АМГ-3 в водно-этиленгликолевом растворе // Журнал прикладной химии. 1987. Т. 60. № 11. С. 2575-2577.

Бебих Г.Ф., Виженков Е.М., Добрев М.И., Мочалов В.И. Ингибитор коррозии металлов для топлив и масел // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 7. С. 12-15.

Введенский А.В., Маршаков И.К.Термодинамика и кинетика коррозии меди в разбавленных хлоридных растворах и обессоленной воде // Защита металлов. 1983. Т. 19. № 2. С. 282-287.

Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е.Ингибиторы коррозии металлов типа «Амдор» // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 1. С. 28-33.

Герасименко А.А., Андрющенко Т.А.Защита меди от микробной коррозии в морских и приморских средах // Технология машиностроения. 2013. № 1. С. 39-44.

Калужина С.А., Петрушина А.Н.Фотогальваническая коррозия меди в 0,5М растворе NaCl при неравномерном теплопереносе // Газовая промышленность. 1986. № 3. С. 23-27.

Калужина С.А., Стороженко В.Н.Роль термических условий в развитии локальной коррозии меди в карбонатно-нитратных растворах // Газовая промышленность. 1987. № 3. С. 13-15.

Кузнецова Н.В., Кравченко Т.А., Шаталов А.Я. Электрохимическое восстановление окиси меди в редоксите в потенциометрическом режиме // Электрохимия. 1979. Т. 15. № 8. С. 1196-1198.

Петрова А.П., Нарский А.Р. Георгий Владимирович Акимов – основатель научной школы коррозии металлов и сплавов // Металлургия машиностроения. 2009. № 2. С. 2-4.

Решетников С.М. Связь адсорбционных и защитных свойств ингибиторов кислотной коррозии металлов // Защита металлов. 1978. Т. 14. № 5. С. 597-600.

Румянцева М.Н., Коваленко В.В., Гаськов А.М., Панье Т.Нанокомпозиты на основе оксидов металлов как материалы для газовых сенсоров // Российский химический журнал. 2007. Т. 51. № 6. С. 61-71.

Рылкина М.В., Кузнецов Ю.И. Ингибирование питтинговой коррозии меди в нейтральных средах // Защита металлов. 1993. Т. 29. № 3. С. 479-487.

Рябинин Л.С., Маюров С.Г. Нанотехнологии на защите металлов от коррозии // Юный ученый. 2017. № 1(10). С. 84-88.

Цыганкова Л.Е., Румянцев Ф.А. Ингибирование коррозии меди оксиэтилированными аминами // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 1. С. 25-29.

Шаталов А.Я., Кравченко Т.А. Коррозия меди при неравномерной концентрации окислителей в растворе. Сообщение 3 // Журнал прикладной химии. 1964. Т. 37. № 5. С. 1057-1063.

Issue

Section

ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata