Líquidos iônicos como inibidores de corrosão : desempenho e mecanismos de atuação

Abstract

O uso de inibidores de corrosão é muito comum em diversos ambientes industriais, no entanto grande parte desses inibidores tem formulações a base cromatos, molibdatos, vanadatos e tungstatos, possuindo toxicidade em vários níveis. Afim de solucionar problemas de toxicidade e adequação a legislações ambientais, novas substâncias tem se destacado. Estas apresentam potencial de possuir alta eficiência e possível baixa toxicidade comparativamente aos existentes. Neste cenário destacam-se os chamados líquidos iônicos (LIs); estes tratam-se de sais orgânicos com baixa temperatura de fusão que podem ser projetados para diversas aplicações. Assim, estes se tornam promissores candidatos para uso como inibidores de corrosão, já que se pode projetar sua estrutura molecular afim de maximizar seu efeito inibidor de corrosão, mantendo seus níveis de toxicidade controlados. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estudar o caráter e desempenho do oleato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m- 2HEA][Ol]) e bis2-hidroxietilamina ([B-HEA][Ol]), dois líquidos iônicos, como inibidores de corrosão para o aço AISI 1010 em diversos meios agressivos (especialmente os que possuem cloreto) e propor mecanismos de atuação dessas substâncias como inibidores de corrosão. Para isso foram utilizadas técnicas como perda de massa, medidas eletroquímicas globais (curvas de polarização, cronoamperometria, determinação de potencial de carga zero), assim como técnicas localizadas como o SVET (Scanning vibrating electrode technique) e caracterizações morfológicas, composições químicas elementares, Raman, FTIR, interferometria, Microscopia de Força Atômica (MFA) e MEV/EDS. Observou-se que tanto o [m-2HEA][Ol] quanto o [BHEA][ Ol] funcionaram como inibidores de corrosão (IC) do tipo misto, com mais interferência na reação anódica quando testado em meio neutro, enquanto que em meio ácido os LIs afetaram mais os sítios catódicos. Foi demonstrado que estes líquidos iônicos agem como inibidores de maneira eficaz em uma ampla faixa de pH por longos períodos, onde a eficiência da inibição depende da concentração e atinge eficiências superiores a 95% em concentrações de 2,5 a 5,0 mM em 0,01 M NaCl e 0,1 M HCl. O mecanismo de ação dos líquidos iônicos como inibidores de corrosão foi proposto baseados em processos de adsorção física e química (tornando a superfície do aço hidrofóbica) envolvendo pelo menos duas etapas, uma na qual ocorre a adsorção diretamente sobre a superfície do aço e outra na qual o LI mostrou ser capaz de repassivar pites formados devido ao ataque corrosivo do íon cloreto.

The use of corrosion inhibitors is common in several industrial environments, however most of these inhibitors have formulations based on chromates, molybdates, vanadates and tungstates, having toxicity at various levels. In order to solve problems of toxicity and adaptation to environmental legislation, new substances have stood out as an alternative. In this way, the so-called ionic liquids (ILs) stand out; these are organic salts with a low melting temperature that can be designed for various applications. Thus, they become promising candidates for use as corrosion inhibitors, since their molecular structure can be designed in order to maximize their corrosion inhibiting effect. In this context, the objective of this work is to study the character and performance of the N-methyl-2-hydroxyethylamine ([m-2HEA] [Ol]) and bis2-hydroxyethylamine ([B-HEA] [Ol]) oleate, two ionic liquids, as corrosion inhibitors for AISI 1010 steel in several aggressive media (especially those with chloride) and propose action mechanisms of these substances as corrosion inhibitors. It was employed techniques as, techniques such as mass loss, global electrochemical measurements (polarization curves, chronoamperometry, cyclic voltammetry, determination of zero charge potential), as well as localized techniques such as SVET (Scanning vibrating electrode technique) and superficial characterizations such as Raman, FTIR, interferometry, Atomic Force Microscopy (AFM) and SEM/EDX. It was observed that both [m-2HEA][Ol] and [B-HEA][Ol] worked out as corrosion inhibitors (CI) of the mixed type, with more interference in the anodic reaction when tested in neutral medium, no the other hand, in medium acid the ILs cathodic sites were more affected. These ionic liquids have been shown to act effectively as inhibitors over a wide range of pH and for long periods, where the efficiency of inhibition depends on the concentration and reaches efficiencies above 95% in concentrations of 2.5 to 5.0 mM. The mechanism of action of ionic liquids as corrosion inhibitors has been proposed based on physical and chemical adsorption processes (making the steel surface hydrophobic) involving at least two stages,one of direct adsoption and another where the IL has shown to be able to repassive the formed pits due to the corrosive attack of the chloride ion.