聚环氧琥珀酸对铜及铜合金的缓蚀作用

聚环氧琥珀酸对铜及铜合金的缓蚀作用

0pesa用于复合水目前，广泛使用的缓冲剂主要包括氮、s、o或其他功能官能团的有机化合物。这类缓蚀剂均有毒,且大多不能生物降解。研发无磷、可生物降解的聚天冬氨酸(PASP)和聚环氧琥珀酸(PESA)等绿色水处理剂成为发展的方向。PESA具有许多优点:(1)是一种无氮、非磷有机化合物,不会引起水体的富营养化;(2)有很强的抗碱性和阻垢缓蚀性,在聚合物分子中插入了氧原子,可使其阻垢性能大大优于常用的有机磷酸类聚合物阻垢剂;(3)具有良好的热稳定性、耐Fe3+性和生物降解性等。国内外对PESA单剂的合成以及其阻垢和缓蚀性能已有深入研究,但大多数是针对碳钢的缓蚀性能的研究,而有关其对铜合金的缓蚀行为及与其他试剂复配作为高效环保水处理剂方面的研究较少。本工作主要运用交流阻抗法和极化曲线法研究了PESA及其与Na2SiO3的复配物对白铜B10在3%NaCl溶液中的缓蚀作用。1测试1.1pesa缓蚀效果测定以白铜B10(90%Cu,10%Ni)为基材,用环氧树脂封装,留有工作面积为1.178cm2。腐蚀溶液为质量分数3%的NaCl溶液,用去离子水配制,浸泡时间30min;在腐蚀溶液中单独加入含量0～20mg/L的PESA及加入PESA与0～50mg/LNa2SiO3复配物后分别考察其缓蚀效果。在进行电化学测试前将白铜B10电极表面用1～6号金相砂纸逐级打磨、抛光、去离子水冲洗后,用无水乙醇去油,再用去离子水冲洗后放入电解池内稳定30min,然后进行测试。1.2辅助电极的制备交流阻抗和极化曲线的测试采用三电极体系;工作电极为白铜B10电极,铂电极为辅助电极,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),电位均相对于饱和甘汞电极。测试通过CHI660C电化学工作站进行,交流阻抗测量频率为50.00mHz～100.00kHz,交流激励信号为5mV,极化曲线的扫描速率为2mV/s。2结果与讨论2.1pesa的缓蚀性能图1为白铜B10在加入不同浓度PESA的3%NaCl溶液中浸泡30min后的Nyquist谱和极化曲线。阻抗值的高低可以判断缓蚀性能的好坏,阻抗值越大,对金属的缓蚀性能越好。从图1a可以看出:加入PESA后的阻抗均比未加入PESA的阻抗大,在加入2,5,10,15mg/L后阻抗逐渐增大,当PESA的浓度为15mg/L时阻抗达到最大值,比空白时明显增大,说明PESA的最佳浓度为15mg/L;PESA浓度增加到20mg/L后,阻抗值比PESA浓度为15mg/L时的阻抗有所减小,这是缓蚀剂浓度极值现象造成的。表1列出了由图1b得到的腐蚀电位Ecorr,腐蚀电流密度Jcorr和缓蚀率η,缓蚀率可由下式计算:η=(J0corrcorr0-Jcorr)/J0corrcorr0式中J0corrcorr0——未加入PESA条件下的腐蚀电流密度Jcorr——加入PESA后的腐蚀电流密度从图1b和表1可以看出:加入PESA后腐蚀电位逐渐正移,说明该缓蚀剂增大了电极的阳极极化,抑制了阳极反应,同时电流密度逐渐减小;PESA浓度为15mg/L时,腐蚀电流密度最小,说明PESA的最佳浓度为15mg/L,此时缓蚀率为50.35%。由腐蚀电位可以判断,在此条件下PESA属于阳极型缓蚀剂;PESA的浓度增加到20mg/L后,腐蚀电流密度比PESA的浓度为15mg/L时的有所增大,与交流阻抗分析得到的结果一致。2.2pesa和na2si3最佳配方的确定在缓蚀剂研究中往往采用有机缓蚀剂与无机缓蚀剂复配的方式来提高缓蚀效率,而Na2SiO3也是一种环境友好型无机缓蚀剂,因此本工作拟将PESA与Na2SiO3复配使用。图2为白铜B10电极在加入15mg/LPESA和不同浓度Na2SiO3的复合缓蚀剂的3%NaCl溶液中浸泡30min的交流阻抗谱和极化曲线。从图2a可以看出:15mg/LPESA和5,10,15mol/LNaSiO3复配时比PESA单一配方最佳浓度(曲线2)的缓蚀效果差,这是因为Na2SiO3为沉淀膜型缓蚀剂,用量较少时形成的钝化膜致密度低,会引起金属的局部腐蚀;当缓蚀剂的量为15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3时,缓蚀性能最好,说明PESA和Na2SiO3具有一定的协同作用。当缓蚀剂为15mg/LPESA+50mg/LNa2SiO3时,缓蚀率略有降低,主要是由于缓蚀剂的浓度极值现象所引起。因此,缓蚀剂的最佳配方为15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3。从图2b可以看出:缓蚀剂浓度为15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3的自腐蚀电位相对于空白试验明显正移,同时腐蚀电流密度也明显降低,为4.637μA/cm2,相对于空白试验的21.430μA/cm2大大降低,缓蚀率达78.36%,这是因为2种缓蚀剂在电极表面一起形成了一层致密的保护膜,抑制了阳极反应,起到了很好的缓蚀效果;当缓蚀剂浓度为15mg/LPESA+50mg/LNa2SiO3时,腐蚀电流密度为5.329μA/cm2,比15mg/LPESA+40mg/LNaSiO3时的略有增大,缓蚀率有所降低。PESA和Na2SiO3复配的最佳配方为15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3,与交流阻抗得到的结论一致。表2为由图2b的极化曲线得到的腐蚀参数。3pesa缓蚀性能(1)PESA对白铜B10在3%NaCl溶液中具有一定的缓蚀效果,其最佳用量为15