धातु जंग और कम प्रवाहकीय मीडिया में जंग अवरोधकों की दक्षता
Summary
सामग्री जंग के साथ जुड़े प्रक्रियाओं का परीक्षण अक्सर गैर जलीय वातावरण में विशेष रूप से मुश्किल हो सकता है । यहां, हम अल्पकालिक और गैर के जंग व्यवहार की लंबी अवधि के परीक्षण के लिए विभिंन तरीकों वर्तमान ऐसे जैव ईंधन के रूप में जलीय वातावरण, विशेष रूप से युक्त लोगों को इथेनॉल ।
Abstract
सामग्री जंग कई अनुप्रयोगों में विभिन्न सामग्रियों के लिए एक सीमित कारक हो सकता है । इस प्रकार, यह बेहतर जंग प्रक्रियाओं को समझते हैं, उन्हें रोकने के लिए और उनके साथ जुड़े नुकसान को कम करने के लिए आवश्यक है. जंग प्रक्रियाओं का सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक जंग दर है । जंग दरों की माप अक्सर बहुत मुश्किल या भी असंभव है विशेष रूप से कम प्रवाहकीय, गैर जलीय वातावरण जैसे जैव ईंधन के रूप में । यहां, हम जंग दरों के निर्धारण और जैव ईंधन में विरोधी जंग संरक्षण की क्षमता के लिए पांच विभिंन तरीकों वर्तमान: (i) एक स्थिर परीक्षण, (ii) एक गतिशील परीक्षण, (iii) एक भाटा कूलर और विद्युत माप के साथ एक स्थिर परीक्षण (iv) में एक दो इलेक्ट्रोड व्यवस्था और (v) एक तीन इलेक्ट्रोड व्यवस्था में. स्थैतिक परीक्षण सामग्री और वाद्य यंत्रों पर अपनी कम मांग के कारण लाभप्रद है । गतिशील परीक्षण और अधिक गंभीर स्थिति में धातु सामग्री की जंग दरों के परीक्षण के लिए अनुमति देता है । एक भाटा कूलर के साथ स्थिर परीक्षण ऑक्सीकरण या एक निष्क्रिय वातावरण की उपस्थिति में उच्च तापमान पर उच्च चिपचिपापन (जैसे, इंजन तेलों) के साथ वातावरण में परीक्षण के लिए अनुमति देता है । विद्युत माप जंग प्रक्रियाओं पर एक अधिक व्यापक दृश्य प्रदान करते हैं । प्रस्तुत सेल geometries और व्यवस्था (दो इलेक्ट्रोड और तीन इलेक्ट्रोड प्रणाली) यह आधार इलेक्ट्रोलाइट्स कि परिणामों पर एक नकारात्मक प्रभाव हो सकता है और उन्हें लोड के बिना जैव ईंधन वातावरण में माप प्रदर्शन करने के लिए संभव बनाने माप त्रुटियां । प्रस्तुत तरीके यह एक पर्यावरण की जंग आक्रामकता, धातु सामग्री के संक्षारण प्रतिरोध, और प्रतिनिधि और reproducible परिणामों के साथ जंग अवरोधकों की दक्षता का अध्ययन करने के लिए संभव बनाते हैं । इन तरीकों का उपयोग कर प्राप्त परिणाम जंग की वजह से नुकसान को कम करने के लिए और अधिक विस्तार में जंग प्रक्रियाओं को समझने में मदद कर सकते हैं ।
Introduction
जंग दुनिया भर में महान सामग्री और आर्थिक क्षति का कारण बनता है । यह आंशिक या पूर्ण सामग्री विघटन के कारण काफी सामग्री नुकसान का कारण बनता है । स्पर्म कणों को अशुद्धियों के रूप में समझा जा सकता है; वे नकारात्मक आसपास के वातावरण या विभिंन उपकरणों की कार्यक्षमता की संरचना बदल सकते हैं । इसके अलावा, जंग सामग्री के नकारात्मक दृश्य परिवर्तन पैदा कर सकता है । इस प्रकार, जंग को रोकने और अपने संभावित जोखिम को कम करने के उपायों को विकसित करने के लिए अधिक विस्तार से जंग प्रक्रियाओं को समझने की जरूरत है1.
पर्यावरणीय मुद्दों और सीमित जीवाश्म ईंधन भंडार को ध्यान में रखते हुए, वहां वैकल्पिक ईंधन में एक बढ़ती हुई रुचि है, जो बीच में अक्षय स्रोतों से जैव ईंधन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । वहां विभिंन संभावित उपलब्ध जैव ईंधन की एक संख्या है, लेकिन बायोमास से उत्पादित इथेनॉल वर्तमान में प्रतिस्थापन (या के साथ सम्मिश्रण) पेट्रोल के लिए सबसे उपयुक्त विकल्प है । इथेनॉल के उपयोग के निर्देश 2009/28/यूरोपीय संघ2,3में चुनाव आयोग द्वारा विनियमित है ।
इथेनॉल (इथेनॉल) गैसोलीन के साथ तुलना में काफी अलग गुण है । यह अत्यधिक ध्रुवीय, प्रवाहकीय, पूर्ण रूप से जल से मिश्रणीय, आदि हैं. ये गुण इथेनॉल (और ईंधन भी इथेनॉल युक्त मिश्रणों)4जंग के मामले में आक्रामक बनाते हैं । कम इथेनॉल सामग्री के साथ ईंधन के लिए, पानी की छोटी मात्रा से संक्रमण हाइड्रोकार्बन चरण से पानी इथेनॉल चरण की जुदाई पैदा कर सकता है और यह अत्यधिक संक्षारक हो सकता है । निर्जल इथेनॉल ही कुछ कम नोबल धातुओं के लिए आक्रामक हो सकता है और कारण “सूखी जंग”5। मौजूदा कारों के साथ, जंग कुछ धातु भागों (विशेष रूप से तांबा, पीतल, एल्यूमीनियम या कार्बन इस्पात से) है कि ईंधन के साथ संपर्क में आने में हो सकता है । इसके अलावा, ध्रुवीय संदूषण (विशेष रूप से क्लोराइड) संदूषण के स्रोत के रूप में जंग में योगदान दे सकता है; ऑक्सीजन घुलनशीलता और ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं (कि इथेनॉल में हो सकता है पेट्रोल मिश्रणों (EGBs) और अंलीय पदार्थों का एक स्रोत हो) भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं6,7.
कैसे जंग से धातुओं की रक्षा के लिए पर संभावनाओं में से एक तथाकथित जंग अवरोधकों कि यह काफी नीचे (बाधित) जंग8प्रक्रियाओं को धीमा करने के लिए संभव बनाने का उपयोग है । जंग अवरोधकों के चयन संक्षारक पर्यावरण के प्रकार पर निर्भर करता है, जंग उत्तेजित करनेवालों की उपस्थिति, और विशेष रूप से एक दिया अवरोधक के तंत्र पर । वर्तमान में, कोई बहुमुखी डेटाबेस या उपलब्ध वर्गीकरण है कि जंग अवरोधकों में सरल अभिविन्यास सक्षम होता है ।
जंग वातावरण को जलीय या गैर जलीय में विभाजित किया जा सकता है, तीव्रता और इन वातावरण में जंग प्रक्रियाओं की प्रकृति के रूप में काफी अलग । गैर जलीय वातावरण के लिए, विद्युत जंग अलग रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ जुड़ा हुआ है, विशिष्ट है, जबकि केवल विद्युत जंग (अन्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बिना) जलीय वातावरण में होता है । इसके अलावा, विद्युत जंग अधिक जलीय वातावरण9में अधिक गहन है ।
गैर जलीय, तरल कार्बनिक वातावरण में, जंग प्रक्रियाओं कार्बनिक यौगिकों की ध्रुवीयता की डिग्री पर निर्भर करते हैं । यह धातु, जो विद्युत से जंग प्रक्रियाओं की विशेषताओं के परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है द्वारा कुछ कार्यात्मक समूहों में हाइड्रोजन के प्रतिस्थापन के साथ जुड़ा हुआ है रासायनिक, जिसके लिए कम जंग दरों में विशिष्ट है विद्युत प्रक्रियाओं के साथ तुलना । गैर जलीय वातावरण आम तौर पर बिजली चालकता के कम मूल्य है9। कार्बनिक वातावरण में चालकता बढ़ाने के लिए, यह तथाकथित tetraalkylammonium tetrafluoroborates या perchlorates के रूप में समर्थन इलेक्ट्रोलाइट्स जोड़ने के लिए संभव है । दुर्भाग्य से, इन पदार्थों को बाधित गुण हो सकता है, या, इसके विपरीत, जंग10दरों में वृद्धि ।
वहां कम अवधि के लिए कई तरीके है और धातु सामग्री या जंग अवरोधकों, अर्थात् के साथ या बिना पर्यावरण संचलन, अर्थात्, स्थिर और गतिशील संक्षारण परीक्षण, क्रमशः की जंग दरों की लंबी अवधि के परीक्षण 11 , 12 , 13 , 14 , 15. दोनों तरीकों के लिए, धातु सामग्री की जंग दरों की गणना एक निश्चित समय अवधि में परीक्षण सामग्री के वजन घाटे पर आधारित है । हाल ही में, विद्युत तरीकों जंग अपने उच्च दक्षता और कम माप समय के कारण अध्ययन में और अधिक महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं । इसके अलावा, वे अक्सर अधिक जानकारी और जंग प्रक्रियाओं पर एक अधिक व्यापक दृश्य प्रदान कर सकते हैं । सबसे अधिक इस्तेमाल किया तरीकों विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS), potentiodynamic ध्रुवीकरण और समय में जंग की क्षमता के स्थिरीकरण की माप कर रहे हैं (एक planar में, दो इलेक्ट्रोड या एक तीन इलेक्ट्रोड व्यवस्था में)16 ,१७,१८,१९,२०,२१,२२,२३.
यहाँ, हम एक पर्यावरण की जंग आक्रामकता के अल्पकालिक और दीर्घकालिक परीक्षण के लिए पांच तरीके, धातु सामग्री के संक्षारण प्रतिरोध और जंग अवरोधकों की दक्षता मौजूद है । तरीकों के सभी गैर जलीय वातावरण में माप के लिए अनुकूलित कर रहे है और EGBs पर प्रदर्शन कर रहे हैं । तरीके प्रतिनिधि और reproducible परिणाम प्राप्त करने के लिए अनुमति देते हैं, जो जंग को रोकने और जंग के नुकसान को कम करने के लिए और अधिक विस्तार में संक्षारण प्रक्रियाओं को समझने में मदद करता है ।
धातु में स्थिर विसर्जन जंग परीक्षण के लिए तरल सिस्टम, धातु में स्थिर जंग परीक्षण-तरल सिस्टम एक सरल एक २५० मिलीलीटर एक विश्लेषण नमूना फांसी के लिए हुक से सुसज्जित बोतल से मिलकर उपकरण में प्रदर्शन किया जा सकता है, 1 चित्रादेखें ।
तरल संचलन के साथ गतिशील जंग परीक्षण के लिए, धातु संक्षारण अवरोधों या तरल पदार्थ (ईंधन) की आक्रामकता के तरल माध्यम से चित्रा 2में प्रस्तुत के संचलन के साथ एक प्रवाह तंत्र में परीक्षण किया जा सकता है । प्रवाह तंत्र एक टेम्पर्ड हिस्सा और परीक्षण तरल के एक जलाशय के होते हैं । टेम्पर्ड भाग में, परीक्षण तरल हवा ऑक्सीजन की उपस्थिति में एक धातु के नमूने के साथ या एक निष्क्रिय वातावरण में संपर्क में है । गैस (हवा) की आपूर्ति कुप्पी के नीचे तक पहुँचने ट्यूब के साथ एक frit द्वारा सुनिश्चित किया जाता है । परीक्षण तरल के बारे में 400-500 मिलीलीटर युक्त तरल का जलाशय एक भाटा कूलर है कि वातावरण के साथ तंत्र के कनेक्शन के लिए अनुमति देता है के साथ जुड़ा हुआ है । कूलर में, तरल पदार्थ के सुखाया भाग में जमे हुए है-४० ° c । सिकुड़नेवाला पंप के बारे में ०.५ Lh के एक उपयुक्त दर पर तरल के पम्पिंग के लिए अनुमति देता है–1 रासायनिक स्थिर और निष्क्रिय सामग्री से एक बंद सर्किट के माध्यम से (जैसे, Teflon, Viton, Tygon) स्वभाव भाग में भंडारण भाग से, जो तरल का भंडारण भाग में ओवरफ़्लो के माध्यम से देता है ।
गैसीय माध्यम की उपस्थिति में एक भाटा कूलर के साथ स्थिर विसर्जन जंग परीक्षण के लिए, जंग अवरोधकों, धातु सामग्री या एक तरल वातावरण की आक्रामकता का प्रतिरोध चित्रा 3में प्रस्तुत तंत्र में परीक्षण किया जा सकता है । उपकरण दो भागों में शामिल हैं । पहला भाग एक दो गर्दन वाले, एक थर्मामीटर के साथ टेम्पर्ड ५०० मिलीलीटर कुप्पी के होते हैं । कुप्पी एक तरल वातावरण की पर्याप्त मात्रा में होता है । दूसरे भाग के होते है (i) एक जमीन के साथ एक तंग कनेक्शन प्राप्त करने के लिए संयुक्त कांच के साथ एक भाटा कूलर कुप्पी, (ii) धातु के नमूनों को रखने के लिए एक पिछलग्गू (iii) गैस के लिए एक ट्यूब के साथ एक frit (हवा) की कुप्पी के नीचे तक पहुंच आपूर्ति । तंत्र कूलर है कि तरल वाष्पीकरण से बचा जाता है के माध्यम से वातावरण से जुड़ा है ।
दो इलेक्ट्रोड व्यवस्था में विद्युत माप के लिए उपकरण चित्रा 4में प्रस्तुत किया है. इलेक्ट्रोड धातु चादरें से बना रहे हैं (3 x 4 cm, हल्के स्टील से), जो पूरी तरह से एक तरफ epoxide राल में एम्बेडेड हैं उन्हें आसपास के संक्षारक वातावरण से बचाने के लिए. दोनों इलेक्ट्रोड मैट्रिक्स के लिए इतना खराब है कि उन दोनों के बीच की दूरी के बारे में है 1 मिमी22।
तीन इलेक्ट्रोड व्यवस्था में विद्युत माप काम करने से मिलकर बनता है, को मापने कक्ष में रखा संदर्भ और सहायक इलेक्ट्रोड ताकि इलेक्ट्रोड के बीच एक छोटी दूरी सुनिश्चित किया जाता है; चित्र 5देखें । संदर्भ इलेक्ट्रोड के रूप में, calomel या चांदी-क्लोराइड एक नमक पुल के साथ इलेक्ट्रोड के रूप में या तो (i) पोटेशियम नाइट्रेट का एक 3 molL–1समाधान (KNO3) या (ii) एक 1 molL–1समाधान में लिथियम क्लोराइड (LiCl) एथेनॉल का इस्तेमाल किया जा सकता है । एक प्लैटिनम तार, मेष या थाली सहायक इलेक्ट्रोड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है । काम इलेक्ट्रोड के होते हैं (i) एक मापने भाग (एक पेंच धागे के साथ सामग्री का परीक्षण) और (ii) एक पेंच कुर्की जंग पर्यावरण से अलग, चित्रा 6देखें. इलेक्ट्रोड पर्याप्त रूप से एक विरोधी प्रवाह सील द्वारा पृथक किया जाना चाहिए.
Protocol
Representative Results
Discussion
गतिशील परीक्षण के बुनियादी सिद्धांत और दोनों स्थिर परीक्षणों धातु के नमूनों के वजन घाटे का मूल्यांकन-जंग पर्यावरण (ईंधन) सिस्टम समय के आधार पर स्थिर राज्य प्राप्त होता है (यानी, कोई आगे वजन घटाने हो?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह अनुसंधान अनुसंधान संगठन के दीर्घकालिक वैचारिक विकास के लिए संस्थागत सहायता से वित्त पोषित किया गया (कंपनी पंजीकरण संख्या CZ60461373) शिक्षा मंत्रालय, युवा और खेल, चेक गणराज्य द्वारा प्रदान की गई, संचालन कार्यक्रम प्राग-प्रतियोगी (CZ. 2.16/3.1.00/24501) और “स्थिरता के राष्ट्रीय कार्यक्रम” (NPU I LO1613) MSMT-43760/
Materials
| sulfuric acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20450-11000 | p.a. 96 % CAS: 7664-93-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
| acetic acid | Penta s.r.o., Czech Republic | 20000-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-19-7 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium sulphate anhydrous | Penta s.r.o., Czech Republic | 25770-31000 | p.a. 99,9 % CAS: 7757-82-6 http://www.pentachemicals.eu/ |
| sodium chlorate | Penta s.r.o., Czech Republic | p.a. 99,9 % CAS: 7681-52-9 http://www.pentachemicals.eu/ |
|
| demineralized water | – | ||
| ethanol | Penta s.r.o., Czech Republic | 71250-11000 | p.a. 99 % CAS: 64-17-5 http://www.pentachemicals.eu/ |
| gasoline fractions | Ceská rafinerská a.s., Kralupy nad Vltavou, Czech Republic | in compliance with EN 228 (57.4 vol. % of saturated hydrocarbons, 13.9 vol. % of olefins, 28.7 vol. % of aromatic hydrocarbons, and 1 mg/kg of sulfur) | |
| Aceton | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Toluen | Penta s.r.o., Czech Republic | pure 99 % | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Potenciostat/Galvanostat/ZRA | |||
| Reference 600 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| 1250 Frequency Response Analyser | Solarthrone | ||
| SI 1287 Elecrtochemical Interference | Solarthrone | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Framework 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Echem Analyst 5.68 | Gamry Instruments, USA | https://www.gamry.com/ | |
| Corrware 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| CView 2.5b | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| Zview 3.2c | Scribner | http://www.scribner.com/ | |
| MS Excel 365 | Microsoft | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Grinder | |||
| Kompak 1031 | MTH (Materials Testing Hrazdil) |
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