антикоррозионный состав

Формула изобретения

Антикоррозионный состав для защиты изделий из урана, содержащий антикоррозионный компонент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воду, а в качестве антикоррозионного компонента - водорастворимое соединение марганца VII, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

водорастворимое соединение марганца VII 1,5-6,0

вода 94,0-98,5.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области химии, конкретно к средствам защиты металлов от коррозии, и может быть использовано для защиты изделий из урана от осыпающейся оксидной и водородной коррозии.

Известен антикоррозионный состав, обеспечивающий защиту поверхности деталей из урана от водородной коррозии, содержащий в качестве антикоррозионного компонента нитрит дициклогексиламина (“Каталог Химические реактивы и высокочистые химические вещества”, М. Химия, 1980, стр.217).

Однако известный состав обладает ограниченным сроком действия за счет того, что при нанесении его на поверхность урановых деталей образуется соединение азотистой кислоты, которое активирует процесс взаимодействия водорода с ураном.

К недостаткам известного состава относится недопустимость использования его для защиты деталей из урана в связи с тем, что наличие в нем сильной кислоты приводит к появлению дополнительного водорода (коррозионного фактора) в среде хранения, что, как следствие, приведет к повышению скорости коррозионного процесса.

Известен в качестве наиболее близкого к заявляемому антикоррозионный состав, включающий перманганат калия, уксусную кислоту и воду (кн. "Ингибиторы коррозии металлов", А.И.Алцыбеева и др., изд. "Химия", Л., 1968 г., с.77), применяемый для защиты металлических (стальных) деталей от атмосферной коррозии.

Задача предлагаемого изобретения состоит в разработке антикоррозионного состава, эффективно защищающего урановые детали в условиях длительного хранения его во влажной (~80%) атмосфере.

Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого состава, заключается в повышении эффективности защиты урановых деталей от водородной коррозии в условиях длительного хранения во влажной атмосфере.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в заявляемом антикоррозионном составе, содержащем антикоррозионный компонент, в соответствии с предлагаемым он дополнительно содержит воду, а в качестве антикоррозионного компонента - водорастворимое соединение марганца VII при следующем соотношении компонентов, маc.%:

- водорастворимое соединение марганца VII 1,5-6,0;

- вода 94,0-98,5.

Предлагаемый состав поясняется следующим образом. Антикоррозионный состав является водным раствором окислителя. В качестве компонентов антикоррозионного состава используют водорастворимое соединение марганца VII и воду.

Для заявляемого антикоррозионного состава используют водорастворимое соединение марганца VII марки чда и воду дистилированную.

Заявляемый антикоррозионный состав готовят следующим образом.

Предварительно берут навеску антикоррозионного компонента - например, перманганата калия, и растворяют его в воде.

Урановые детали погружают в приготовленный раствор.

При приготовлении заявляемого антикоррозионного состава компоненты выбирают в заявленных пределах следующих соотношений, (% масс.):

- водорастворимое соединение марганца VII 1,5-6,0;

-вода 94,0-98,5.

Вода представляет собой оптимальную среду для протекания окислительно-восстановительных процессов, которые протекают в условиях осуществления изобретения. В качестве окислителя используется водорастворимое соединение марганца VII, способствующее образованию тонкой защитной пленки на поверхности металла, замедляющей проникновение агрессивных веществ, вызывающих коррозию.

Результатом взаимодействия предлагаемого антикоррозионного состава с защищаемой урановой поверхностью является возникновение наружного тонкого слоя, содержащего оптимальное количество химически стойких оксидов урана. Экспериментально установлено, что в состав образующейся тонкой пленки (толщиной менее 4000 мкм) входит преимущественно оксид урана (IV), что было подтверждено данными рентгеноструктурного анализа. Окислительно-восстановительная реакция, предположительно, протекает по следующей схеме:

U+2KMnO₄+2H ₂O UO₂+MnO₂+KMnO₂+O₂ +2H₂

Механизм воздействия кислорода, как ингибитора, в воде может быть связан с преимущественной адсорбцией его на оксид урана с образованием оксидов нестехиометрического состава.

Следовательно, по мнению авторов, увеличение срока защитного действия состава обусловлено не только образованием тонкой диоксидной пленки, но и адсорбцией выделяющегося О₂ на оксиде. Указанные процессы имеют место только при использовании состава, в котором перечисленные выше компоненты содержатся в соотношении:

калий марганцовокислый -1,5-6,0;

вода -94,0-98,5.

В ходе исследований было установлено следующее.

В воде уран, независимо от способа обработки, корродирует с образованием осыпающихся продуктов коррозии в виде UO₂· ХН₂О, U₃O₇ и гидратированной UO₃ в количестве 0,77% масс. за 2 месяца нахождения в воде. В водном растворе КМnO₄ с содержанием КМnO ₄ от 1,5 до 6,0% масс. осыпающихся продуктов коррозии не обнаружено. При содержании КМnO₄ 0,75% масс. после прохождения исследований и постановки урана на воздух через 2 месяца наблюдалось нарушение защитного поверхностного слоя образца с появлением микротрещин.

Таким образом, по сравнению с прототипом использование заявляемого антикоррозионного состава обеспечивает повышение эффективности защитного действия проводимой обработки предлагаемым антикоррозионным составом поверхности урана в течение длительного времени хранения во влажной атмосфере.

Возможность промышленной реализации предлагаемого антикоррозионного состава подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

В качестве заявляемого антикоррозионного состава в данном примере опробован следующий, мас.%:

Перманганат калия -6,0;

Вода -94,0.

Для реализации заявляемого антикоррозионного состава используют калий марганцевокислый, ГОСТ 20490-75 марки хч или чда и воду дистиллированную, ГОСТ 6709-72.

Приготовление раствора.

Перманганат калия размешивают в воде при комнатной температуре. Отфильтровывают от нерастворимого осадка и наливают в стеклянную емкость. Урановые детали погружают в приготовленный раствор.

Экспериментально показано, что в течение времени выдержки деталей в данном растворе дефектов поверхности не наблюдалось, масса образцов не изменялась. Инкубационный период для урановых деталей, помещенных в воду, составлял 7 дней.

Пример 2.

В качестве заявляемого состава в данном описании опробован следующий, мас.%:

Перманганат калия -3,0;

Вода -97,0.

Результаты аналогичны тем, что и в примере 1.

Пример 3.

В качестве заявляемого состава в данном описании опробован следующий, мас.%:

Перманганат калия -1,5;

Вода -98,5;

Результаты аналогичны тем, что и в примере 2.

Пример 4. В условиях примера 1 в данном примере опробован следующий состав, мас.%:

Перманганат натрия -3,0

Вода -97,0.

Результаты аналогичны тем, что и в примере 2.

Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований предлагаемого раствора было установлено, что включение указанных выше компонентов в предлагаемый антикоррозионный состав обеспечивает высокий уровень антикоррозионной защиты по сравнению с прототипом в условиях длительного хранения во влажной атмосфере. Данные экспериментальных исследований предлагаемого антикоррозионного состава приведены в таблице 1.