L’INIBITION DE CORROSION DE L’ACIER XC52 À 20% H2SO4 PAR

 3-METHYLTHIO-4-TOLYL-1,2-DITHIOLYLIUM CONTRE ANION I-

  Mohamed HADJADJ *, Noura MEDDOURA µ, Messaouda DAKMOUCHE et Mokhtar SAIDI

 Laboratoire de Valorisation et Promotion des Ressources Sahariennes, Faculté des Sciences et de la Technologie et des Sciences de la Matière. Université KASDI MERBAH – Ouargla.

 Résumé :

 L’utilisation des inhibiteurs est une des méthodes les plus fréquemment employées pour protéger les métaux contre la corrosion, en particulier en milieu acide. La plupart des inhibiteurs sont des composés organiques qui contiennent des atomes comme le soufre, l’azote et l’oxygène. Il nous a semblé intéressant d’étudier l’action inhibitrice de l’ion 3-méthylthio-4-tolyl-1,2-dithiolylum (contre ion I-) sur la corrosion de l’acier XC52 dans un milieu d’acide sulfurique à 20% en utilisant les courbes de polarisations et l’impédance électrochimique. Nous avons constaté que l’ion dithiolylium est un excellent inhibiteur pour l’acier en milieu acide et que son efficacité est supérieure à 95%, à très faible concentration.  L’étude de l’inhibition de l’ion dans le milieu acide montre que cette méthode est plus efficace en présence des halogènes tels que I- et que l’adsorption suit l’isotherme de Langmuir.

Mots clés : Acier XC52, Corrosion, Inhibition, Ion 3-méthylthio-4-tolyl-1,2-dithiolylum, Acide sulfurique,

Abstract:

The effect of iodide ions on the corrosion inhibition of mild steel in 20% sulfuric acid in the presence of 3-méthylthio-4-tolyl-1,2-dithiolylium against anion I- (DTYI) was studied by different electrochemical techniques such as electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization. The obtained results showed that DTTI effectively reduces the corrosion rate of steel. The addition of potassium iodide (KI) enhanced the inhibition efficiency (R %). Inhibition efficiency was found to be greater than unity, suggesting that the phenomenon of synergism exists between DTYI and iodide ions. The adsorption of DTYI alone and in combination with KI followed Langmuir adsorption isotherm.

  Keywords: steel XC52, corrosion, inhibition, 3-méthylthio-4-tolyl-1.2-dithiolylium against anion I-, sulfuric acid.

  1. Introduction.

 L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique et de la construction mécanique. L’acier est constitué de deux éléments au moins, majoritairement le ferpuis le carbone dans des proportions comprises entre 0,02 % et 1,67 % en masse.

 C’est essentiellement la teneur en carbone qui confère à l’alliage les propriétés du métal qu’on appelle « acier ». Il existe d’autres métaux à base de fer qui ne sont pas des aciers comme les fonteset les ferronickels par exemple. Les aciers sont élaborés pour résister à des sollicitations mécaniques ou des agressions chimiques ou une combinaison des deux [1].

 La corrosion des métaux est un phénomène de dégradation de ces matériaux sous l’influence oxydante de leur environnement. Cette corrosion touche toutes les installations qui comportent des éléments métalliques en contact avec des effluents. Cette corrosion est assimilable à un gaspillage de matières premières, et elle peut provoquer des accidents graves, y compris une pollution de l’environnement. En raison de la viabilité de l'acier, son coût élevé de production et d’installations, la plupart des industries ont adopté plusieurs mesures visant à prolonger la durée de vie de ce métal précieux [2].

 L’utilisation des acides trouve une large application dans le domaine industriel. Or, les solutions aqueuses acides constituent généralement des milieux agressifs pour les métaux et alliages. Pour pallier ce phénomène indésirable, les inhibiteurs organiques dont le mode d’action résulte généralement de leur adsorption sur la surface du métal sont les plus fréquemment employés. Leur choix dépend du type d’acide, de sa  concentration, de la température et du matériau métallique exposé à l’action de la solution acide. Ainsi, les inhibiteurs contenant du soufre sont efficaces dans l’acide sulfurique, tandis que ceux contenant l’azote tels que les hétérocycles azotés et les aminoacides sont efficaces en milieux chlorhydriques [3].

 La co-adsorption de deux ou plusieurs molécules, autrement dit des effets synergiques sur les inhibiteurs, montre l'amélioration de la performance d'un inhibiteur de corrosion en présence d'une autre substance en petite quantité dans le milieu corrosif. Ce phénomène peut être considéré comme une méthode efficace d'obtenir une meilleure performance ou pour diminuer le montant de l'utilisation de l'inhibiteur. Généralement la présence d'ions halogénures en milieu acide augmente en synergie d’inhibition de certains composés organiques. Les rapports précédents montrent que l'effet d’inhibiteur des ions halogénures en combinaison avec les composés organiques en milieu acide augmente dans l'ordre suivant : >  >. La plus grande influence de l'ion iodure est souvent attribuée à son grand rayon ionique, hydrophobicité élevée, et sa faible électronégativité, par rapport à d'autres halogénures [4, 5, 6,7].

 Alors, les effets synergiques décrivent l’augmentation de l’efficacité d’un inhibiteur de corrosion en présence d’autre substance dans les milieux corrosifs [5].La grande efficacité de l'iodure peut être expliquée comme étant due à sa taille ionique supérieure, adsorption plus forte raison de polarisabilité facile de ses couches électroniques et la formation possible de couche de surface sur le métal avec l'inhibiteur [5].

 Dans le présent travail, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’efficacité inhibitrice de l’ion 3-méthylthio-4-tolyl-1,2-dithiolylium (Fig. 1) sur la corrosion d’un acier doux dans H2SO4 20% sans et en présence des ions iodure (I-). Cette étude a été réalisée  par les différentes méthodes électrochimiques.

5. Isothermes d’adsorption

 Pour tracer une isotherme, le taux de recouvrement θ relatif à chaque concentration de l’inhibiteur doit être préalablement déterminé. Etant donné que, dans notre cas, le mécanisme de la décharge du proton est le même en absence et en présence des inhibiteurs, le DTYI ou le mélange (DTYI + KI) agissent par simple adsorption en bloquant les sites actifs du métal. Le taux de  recouvrement θ est déterminé par le rapport θ/100. Ici, R% est évalué à partir de la méthode des courbes de polarisation. Sur la Figure 5 nous avons représenté l’évolution de θ en fonction du C/θ en absence et en présence des différentes concentrations du DTYI. De l’isotherme d’adsorption de Langmuir d’équation:

   Les valeurs moyennes de ΔGads calculées et Kads dans le cas du DTYI seul sont respectivement égales à  – 37.29 kJ/mole et 62,5.103M-1. La valeur négative de ΔGads montre la spontanéité du processus d’adsorption du DTYI et la grande valeur de Kads à cause d’une forte interaction entre le DTYI et la surface de l’acier. De plus, la valeur de la constante d’attraction Kads fournit une preuve supplémentaire sur l’existence des forces de répulsion entre les cations organiques adsorbés.

  6. Conclusion

 Nous avons étudié l’influence des ions I- sur l’inhibition de la corrosion de l’acier en milieu H2SO4 20% par le DTYI. Les conclusions suivantes peuvent être dégagées:

 - Le DTYI s’est avéré un bon inhibiteur de corrosion de l’acier. Son efficacité inhibitrice augmente avec la concentration et atteint 96% à 30 ppm.

 - Des effets de synergie ont été observés entre le DTYI et les ions I-. L’addition de KI à la solution fait augmenter d’une manière significative l’efficacité inhibitrice du DTYI dans 5ppm seul par une valeur de 42% à une valeur maximale 93% en présence de KI. L’addition de KI stabilise le film protecteur du DTYI sur la surface de l’acier.

 - L’adsorption du DTYI seul, à la surface de l’acier suit le modèle de l’isotherme de Langmuir.

 -  Les résultats déterminés par les différentes techniques sont en bon accord.

 Références :

 [1] http//fr.wikipédia.org/acier.

 [2] Abdelali FIALA ; Thèses de doctorat, Université Mentouri Constantine .(2007).

 [3]L. Larabi et Y. Harek ; Effect of Iodide Ions on Corrosion Inhibition of Mild Steel in 0.5 M H2SO4 by Poly(4-Vinylpyridine) ; Portugaliae Electrochimica Acta, 22, 227-247 (2004)

 [4]Ime B. Obot ; Synergistic Effect of Nizoral and Iodide Ions on the Corrosion Inhibition of Mild Steel in Sulphuric Acid Solution ; J. Portugaliae Electrochimica Acta., 27(5), 539-553 (2009).

 [5] A. Begum, S. Harikrishna, K. Irfanulla et K. Veena;Enhancement of the Inhibitor Efficiency of Atropine Methochloride in Corrosion Control of Mild Steel in Sulphuric Acid ; E -Journal of Chemistry, Vol. 5, No.4, pp. 774-781, October (2008).

 [6]K. Sadaf et M A Quraishi. Synergytic ; Effect of Potassium Iodide on Inibitive Performance of Thiadiazoles During Corrosion of Mild Steel in 20% Sulfuric Acid ; The  Arabian Journal for Science and Engineering, Vol. 35, Number 1A. (71-82). January 2010.

 [7]S. A. Umoren, M. M. Solomon, I. I. Udosoro et A. P. Udoh ; Synergistic and antagonistic effects between halide ions and carboxymethyl cellulose for the corrosion inhibition of mild steel in sulphuric acid solution ; Cellulose, 17, 635–648 (2010).

 [8] C. Kadiri, M.Saidi, D. Benbertal et K. Ameur ; J. Saudi Chem. Soc., Vol. 10, No. 3; pp. 549-562 (2006).

 [9] M.L. Abasq, J-L. Burgot, A. Darchen et M. Saidi ; Electrochimica Acta, 50. 2219–2225(2005).