Estudio químico y electroquímico de compuestos derivados de amonio cuaternario como inhibidores de corrosión del acero en ácido clorhídrico

Abstract

RESUMEN: El presente trabajo evalúa tres líquidos iónicos derivados de amonio cuaternario (LI) como inhibidores de corrosión del acero API-X52 en solución de HCl 1 M. Los LI estudiados fueron: Metilsulfato de N-dimetil-N-di(cocoalquil) amonio (DCA), Metilsulfato de N-trioctil-N-metil amonio (TOA) y Metilsulfato de N-tetradecil-N-trimetil amonio (TTA). Se utilizaron las técnicas de Polarización potenciodinámica (PDP) y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) para evaluar el efecto anticorrosivo de los LI. Los resultados electroquímicos indicaron que los LI inhiben la corrosión del acero, y su efectividad varía en función de la concentración, temperatura y tiempo de inmersión. Los LI estudiados actúan como inhibidores de tipo mixto, bloqueando los sitios activos de la superficie metálica y reduciendo el contacto del medio corrosivo con la superficie de acero. Adicionalmente, se utilizaron técnicas de análisis superficial, tales como, Espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS), Difracción de rayos X de haz rasante (GIXRD) y Microscopia electrónica de barrido (SEM), para conocer la composición química de la película protectora formada sobre la superficie del acero. La adsorción de los LI en el acero, involucra un proceso de fisisorción. En las zonas anódicas de la superficie metálica, se adsorben primero los aniones cloruro y metilsulfato, seguidos por cationes derivados de amonio cuaternario a través del grupo (R)4-N+. Mientras que en las zonas catódicas ocurre la adsorción directa de los cationes sobre la superficie del acero. ABSTRACT: The present work evaluates three ammonium quaternary derived ionic liquids (LI) as corrosion inhibitors of API-X52 steel in 1 M HCl medium. The LI studied were: N-dimethyl-N-di(cocoalkyl) ammonium methyl sulfate (DCA), N-trioctyl-N-methyl ammonium methyl sulfate (TOA), N-tetradecyl-N-trimethyl ammonium methyl sulfate (TTA). The Potentiodynamic Polarization (PDP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) techniques, were used to assess the anti-corrosive effect. Electrochemical results indicated that LI inhibit the steel corrosion and their effectiveness varies as a function of concentration, temperature and immersion time. LI studied worked as mixed-type inhibitors, blocking the active sites on metal surface avoiding contact of corrosive media with the steel surface. In addition, surface analyses techniques, such as X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), were performed to ascertain the interfacial chemical composition of protective film formed on steel surface. The LI adsorption on steel was described by a physisorption process. In anodic zones of metal surfaces, the chloride and methyl sulfate anions are adsorbed first, followed by ammonium quaternary derived cations through (R)4-N+ group. Whereas in cathodic zones, the directly adsorption of cations on steel surface takes place.