Corrosion inhibition of copper with benzotriazole

Abstract

The mechanisms by which benzotriazole (BTA) inhibits the corrosion of Cu in aqueous chloride environments have been investigated. Infrared reflectance and X-ray photoelectron (ESCA) spectra indicated that the composition of protective surface films was primarily CuI BTA. Minor amounts of CuII complexes were also detected. Infrared data and electron microscopic examination of the topographies of such films have demonstrated that thin compact mu1tilayer films grew on cuprous oxide (Cu2O) interlayers in environments of near neutral pH. Immersion of Cu in more acidic solutions, in which CU2O was unstable, resulted in formation of films composed of a network of acicular crystallites of CuIBTA, several thousand Å in thickness. Electrochemical polarization curves indicated that the protection conferred to Cu which had been pretreated in BTA solutions depended mainly on the physical barrier characteristics of the films. Maintaining a reservoir of BTA in the corrosive environment prolonged the protection afforded by such films due to the possibility of repair of film defects. Otherwise, pits developed at defect sites. Pretreatment of eu mirrors by anodic film growth was effective in forming Cu BTA films more compact than those naturally grown, although there was no significant difference in the overall inhibition achieved by the two pretreatments. Inhibition by anodically grown films was inferior to that expected due to a deleterious effect of this pretreatment on the coherence of CU2O interlayers. Résumé Les mécanismes par lesquels le benzotriazol (BTA) inhibe la corrosion du cuivre en millieux aqueux chlorunés ont tététudiés. La réflectance infrarouge et les spectres photoélectroniques de rayons X indiquent que la composition du film protecteur superficiel tait principalement du CuI BTA. De faibles quantités de complexes CuII ont aussi été détectés. Les résultats de ll;examen de la topographie des films en infrarouge et au mincroscope électronique ont montré que des films compacts à couches multiples se formaient sur les intercouches d';oxyde cuivreux (CU2O) pour des pH voisins de la neutralite. L'immersion du cuivre dans des solutions plus acides, dans lesquelles le CU2O était instable, résu1tait dans la formation de films composés d'un reseau de cristallites aciculaires de CuIBTA d'une épaisseur de plusieurs milliers d'angstroms. Les courbes de polarisation électrochimique indiquent que la protection conférée au cuivre préalablement traite dans une solution de BTA dépend principalement de la barriére physique caractéristique du film. Maintenir un réservoir de BTA dans un environnement corrosif prolonge la protection que peut donner de tels films, gràce à la possibilité de réparation des défauts du film. Autrement, des piqures de développent aux sites des defauts. Le prétraitement de miroirs de cuivre par la formation de films anodiques était effectif dans la formation de films de Cu BTA plus compacts que ceux naturellement formés, bien qu'il n'y ait pas de différence significative entre l'inhibition produite par les deux traitements. L'inhibition par formation de films anodiques était inférieure à celIe ésperée, à cause de l'effet nuisible de ces rétraitements sur la cohérence des intercouches de Cu2O.