Разработка ингибитора коррозии металлов на основе суспензий наночастиц оксида цинка
В результате исследования установлено, что использование наночастиц эффективно
во всех исследуемых системах; ингибитор позволяет снизить скорость коррозии в 1.5 – 7
раз в зависимости от среды и условий испытаний.
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………… 13
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР …………………………………………………………………………… 15
1.1 Ингибиторы коррозии …………………………………………………………………………… 15
1.2 Наноразмерные ингибиторы …………………………………………………………………… 16
1.2.1 «Зеленые» ингибиторы коррозии …………………………………………………………………. 16
1.2.2 Наночастицы металлов в составе защитных покрытий …………………………………. 19
1.2.3 Ингибиторы на основе золей наночастиц металлов ………………………………………. 27
1.2.4 Наночастицы в качестве контейнеров для ингибиторов ………………………………… 30
1.2.5 «Нанокраски» в качестве ингибиторов коррозии ………………………………………….. 34
1.2.6 Наночастицы без растворителя…………………………………………………………………….. 41
1.2.7 Наночастицы в неводных растворах …………………………………………………………….. 45
1.3 Влияние размерности на коррозионные свойства материалов ………………………… 48
1.3.1 Корреляция результатов ………………………………………………………………………………. 54
2 МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА …………………………………………………………….. 56
3 МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ……………………………………………………………… 60
3.1 Методика подготовки образцов и ингибиторов …………………………………………… 60
3.2 Гравиметрический метод ……………………………………………………………………….. 62
3.3 Потенциометрический метод ………………………………………………………………….. 62
3.4 Электронная микроскопия ……………………………………………………………………… 63
3.5 Рентгенофазовый анализ ……………………………………………………………………….. 64
3.6 Вольтамперометрические коррозионные испытания ……………………………………. 64
3.7 Испытания во влажной камере………………………………………………………………… 65
4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ …………………………………………………………………. 66
4.1 Гравиметрические испытания …………………………………………………………………. 66
4.1.1 Ингибитор коррозии на основе тиомочевины и наночастиц ZnO ………………….. 66
4.1.2 Ингибитор коррозии на основе экстракта пихты (масла пихты) и наночастиц
ZnO …………………………………………………………………………………………………………………….. 70
4.2 Потенциометрические испытания ……………………………………………………………. 71
4.2.1 Ингибитор коррозии на основе тиомочевины и наночастиц ZnO ………………….. 71
4.2.2 Ингибитор коррозии на основе экстракта пихты и наночастиц ZnO……………………………..73
4.2.3 Корреляция потенциометрических испытаний ……………………………………………… 74
4.3 Коррозионные диаграммы стали и ингибитором …………………………………………. 75
4.4 Иингирбитор на основе акрилового лака и наночастиц оксида цинка ………………. 77
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………………. 79
5.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения исследований
с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения …………………………………. 79
5.1.1 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………………….. 80
5.1.2 SWOT-анализ………………………………………………………………………………………………. 81
5.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………………. 84
5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………………….. 84
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения ………………………………………………………………………………………………………….. 85
5.3 Бюджет научно-технического исследования ………………………………………………. 88
5.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования …………………. 88
5.3.2 Расчет амортизации специального оборудования …………………………………………. 89
5.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………………………. 90
5.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………………………. 91
5.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …………………….. 92
5.3.6 Накладные расходы …………………………………………………………………………………….. 92
5.3.7 Бюджетная стоимость НИР ………………………………………………………………………….. 92
5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ……………………………. 93
5.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности научного исследования93
5.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ………………………………………… 94
5.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения разработки .. 95
Выводы по разделу финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение …………………………………………………………………………………… 96
6 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………………….. 97
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………………. 98
6.2 Производственная безопасность: анализ опасных и вредных факторов и
обоснование мероприятий по снижению их воздействия …………………………………… 99
6.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………………. 108
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………………. 110
Выводы по разделу «социальная ответственность» ………………………………………… 111
ВЫВОДЫ …………………………………………………………………………………………………. 113
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ……………………………………………………………………………. 114
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………………………………. 116
ПРИЛОЖЕНИЕ А. DEVELOPMENT OF A METAL CORROSION INHIBITOR BASED ON
ZINC OXIDE NANOPARTICLE SUSPENSIONS 125
Низкая коррозионная стойкость часто ограничивает продолжительное
использование изделий из стали. Коррозия сталей является одной из основных проблем в
промышленности, поскольку она причиняет серьезный ущерб промышленному
оборудованию и окружающей среде. Коррозия углеродистой стали – это неизбежный, но
контролируемый процесс.
В последнее десятилетие использование органических и неорганических
соединений в качестве ингибитора коррозии с течением времени стало неактуальным,
поскольку их токсичность для окружающей среды вызывала опасения по поводу их
использования. Контроль скорости коррозии металла наноматериалами – это способ
подчеркнуть новое открытие в области нанотехнологий. Наноматериалы обладают более
высокими антикоррозионными свойствами, а их добавки являются хорошими
ингибиторами коррозии благодаря большой пропорции поверхности к объему по
сравнению с их обычными макроскопическими материалами. Многие процессы были
использованы для приготовления наночастиц и различные исследователи успешно
продемонстрировали применимость наноматериалов в качестве ингибиторов коррозии
[1,2].
Одним из наиболее эффективных, экономичных и экологически чистых средств
контроля коррозии является использование полифункциональных органических
ингибиторов, среди которых тиомочевина является одним из самых распространенных [3].
Однако на дефектных поверхностях адсорбция ингибитора протекает хуже. Решить эту
проблему можно добавляя в растворы наночастицы с уникальными барьерными
свойствами, обусловленными большей площадью поверхности к объему. Размещаясь
преимущественно в щелях и трещинах, наночастицы способны увеличить эффективность
использования ингибиторов.
Считается, что наночастицы ZnO нетоксичны, биосовместимы и используются во
многих областях применения благодаря своим каталитическим, антикоррозионным,
оптическим, магнитным и механическим свойствам. Это физически и химически
стабильный, простой в синтезе, многофункциональный неорганический материал с
широким потенциалом применения во многих областях исследований и в химической
промышленности, поскольку он эффективно используется в флуоресцентных,
фотоэлектрических, газочувствительных, биомаркировочных и коррозионных
испытаниях.
В последнее время ингибирующие покрытия с использованием наночастиц
привлекли значительное внимание и интерес исследователей, ввиду уникальности их
свойств. В покрытиях этого типа ингибиторы могут использоваться в виде пигментов,
капсул и в составе пленок [4,5].
Однако работа с наночастицами может быть осложнена их необычными
свойствами в сравнении с традиционными материалами, например, агломерацией.
Поэтому в современных разработках ингибиторов коррозии на основе наночастиц
используются разные технологии для создания и нанесения эффективного защитного слоя
на поверхности металла.
Цель работы – разработать ингибитор коррозии на основе суспензии наночастиц
оксида цинка.
Задачи:
1. Провести обзор современных исследований в области использования
наночастиц в качестве ингибиторов коррозии
2. На основе литературных источников составить методологию эксперимента,
включающую получение и испытание ингибитора коррозии на основе суспензий
наночастиц оксида цинка.
3. Провести коррозионные испытания полученного ингибитора разными
методами.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Производство новых типов ингибиторов коррозии на основе суспензии наночастиц
оксида цинка, для российского рынка.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (9 отзывов)
5 (21 отзыв)
4.8 (373 отзыва)
4.2 (13 отзывов)
4.6 (522 отзыва)
4.2 (6 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
4.2 (5 отзывов)
4 (15 отзывов)
