环境友好型缓蚀剂对不锈钢在35%nacl中的缓蚀作用

环境友好型缓蚀剂对不锈钢在35%nacl中的缓蚀作用

0金属基导电材料具有自蚀性的金属，如不锈钢、铝、铝、钛、钛合金等，在含锆介质的地方发生侵蚀。点蚀过程分为3步:氯离子的吸附,吸附的氯离子与膜中金属阳离子形成氯化物,氯化物快速溶解。目前,添加缓蚀剂法经济、简便,已广泛应用于工业部门及国防领域金属的防腐蚀。本工作对效果较好的部分缓蚀剂进行了试验,筛选了Na2WO4,Na2B4O7,C6H11O7Na,C15H29NO3Na4种环境友好型缓蚀剂,利用动电位扫描极化技术考察了其对304不锈钢在3.5%NaCl体系中的缓蚀行为,并简要地探讨了其作用机理。1带单独电导体电极材料的电化学测试试验材料为304不锈钢,化学成分(质量分数,%)为C0.046,Cr20.000,Ni10.500,Si0.680,Mn1.690,S0.006,P0.022,Fe余量。试片一端锡焊一根铜导线,测试面积约为10mm×10mm,其余均用环氧树脂封固;表面用400~1200目水砂纸逐级打磨平整、去离子水冲洗后,用分析纯丙酮洗净,然后经酸洗、钝化后放入干燥皿内备用。腐蚀条件:3.5%NaCl溶液,pH=7,温度25℃。试剂为分析纯,用去离子水配制。电化学测试采用三电极体系,通过LK2000电化学综合测试系统进行。铂片(Pt)为辅助电极,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),用盐桥接通电解池和参比电极,研究电极为304不锈钢。根据GB/T17899-1999对试样进行点蚀电位测量:将经过钝化处理的试样浸泡在3.5%NaCl溶液中,30min后进行测试,试验采用线性扫描方法,以电位扫描速度20mV/min进行阳极极化,直到阳极极化达到100μA/cm2时的电位为点蚀电位Eb100。当阳极极化到Eb100时,随着电位的继续增大,电流急剧增加,在电流密度增加到200~260μA/cm2时进行反方向极化(即往阴极方向回扫),电流密度相应下降,回归曲线并不与正向曲线重合,直到回扫的电流密度又回到钝态电流密度值,此时所对应的电位Ep为保护电位。24各种缓冲剂对不锈钢的侵蚀2.1na2wo4对不锈钢点蚀的诱发效果图1为304不锈钢在3.5%NaCl水溶液中添加不同浓度Na2WO4后的极化曲线。表1为其特征电位值,其中Ecorr为自腐蚀电位,Eb100为点蚀电位,Ep为保护电位,ΔE=Eb100-Ep,ΔE0表示空白溶液中的ΔE。由此可以看出:当腐蚀溶液中添加20,50,100mg/LNa2WO4时,Ecorr,Eb100和Ep都向正向移动,Na2WO4浓度愈大,正移愈大。Ecorr正移说明Na2WO4是阳极抑制型缓蚀剂,在溶液体系中主要对阳极过程产生影响。Na2WO4的加入使试样的点蚀电位Eb100提高了160~200mV,保护电位提高了200~260mV,说明Na2WO4对不锈钢点蚀的诱发起到了抑制作用。ΔE<ΔE0,且ΔE随着Na2WO4浓度的增加逐渐减小,ΔE越大,说明滞后环越宽,对点蚀的成长越有利。图1中滞后环变窄说明WO2−442-抑制了点蚀的生长。当Na2WO4的浓度为100mg/L时,Na2WO4对不锈钢点蚀的诱发及生长起到了最好的抑制效果,超过100mg/L后,Na2WO4的浓度对点蚀影响不大。Na2WO4的缓蚀作用是由于其对不锈钢的氧化作用,WO2−442-与溶解下来的金属离子生成了难溶的钨酸盐,且这层膜致密、耐蚀性好,从而对不锈钢点蚀的诱发及生长有一定的抑制作用。2.2na2b4o7对不锈钢点蚀的诱发效果图2为304不锈钢在添加不同浓度Na2B4O7的3.5%NaCl水溶液的极化曲线,表2为其对应的电化学数据。由图2和表2可以看出,腐蚀溶液中加入Na2B4O7后,Ecorr,Eb100和Ep都向正向移动,Na2B4O7浓度越大,正移越大。Ecorr正移说明Na2B4O7是阳极抑制型缓蚀剂,在体系中主要抑制试样的阳极过程。Na2B4O7的加入使试样的点蚀电位Eb100提高了144~250mV,保护电位提高了180~300mV,说明Na2B4O7对不锈钢点蚀的诱发起到了抑制作用。同时ΔE<ΔE0,且ΔE随着Na2B4O7浓度的增加逐渐减小,即滞后环越窄,说明Na2B4O7对点蚀的生长起到了抑制作用。当Na2B4O7的浓度为800mg/L时,其对不锈钢点蚀的诱发及生长起到了最好的抑制效果,超过800mg/L后,其浓度对点蚀影响不大。Na2B4O7的缓蚀作用是由于在有氧存在的情况下,会使金属表面形成致密的沉淀膜,使金属的离子化过程受到阻滞所致。2.3c6h11o7na对点蚀的影响图3为304不锈钢在添加不同浓度C6H11O7Na的3.5%NaCl水溶液中的极化曲线,对应的电化学数据见表3。由图3和表3可以看出,C6H11O7Na的加入并没有使试样的Ecorr发生显著变化,说明C6H11O7Na是混合抑制型缓蚀剂,对试样的阳极和阴极过程都有一定的抑制作用。C6H11O7Na的加入使得试样的Eb100和Ep都向正向移动,且随着C6H11O7Na浓度的增大,正向移动越大。从表3可以看出,C6H11O7Na的加入使得体系的点蚀电位Eb100提高了50~90mV,保护电位Ep提高了100~170mV,说明C6H11O7Na的加入抑制了不锈钢点蚀的诱发。同时ΔE有了较大幅度的减小,比空白溶液小了约80mV,说明C6H11O7Na既能限制点蚀的发生,又能较为明显地限制点蚀的生长。当C6H11O7Na为600mg/L时,ΔE的减小最为显著,同时Eb100和Ep增加的幅度也最大,之后再加大浓度对点蚀影响不大。C6H11O7Na的缓蚀作用是由于C6H11O-7和Cl-在不锈钢表面竞争吸附,最后形成一层致密的保护膜,从而对不锈钢起到了良好的保护作用。2.4s15h29no3na对不锈钢点蚀的影响图4为304不锈钢在添加不同浓度C15H29NO3Na的3.5%NaCl水溶液中的极化曲线,对应的电化学数据见表4。由图4和表4可以看出,C15H29NO3Na的加入使得Ecorr,Eb100和Ep都向正向移动,且随着C15H29NO3Na浓度的增大,正向移动越大。Ecorr增大表明C15H29NO3Na是一种阳极型缓蚀剂,在体系中主要对阳极过程产生影响。而随着C15H29NO3Na的加入,点蚀电位Eb100增大了180~240mV,保护电位Ep增大了150~230mV,说明不锈钢的点蚀敏感性下降,即对点蚀有较强的抑制作用。但是其ΔE>ΔE0,不锈钢的滞后环有所扩大,说明C15H29NO3Na不仅没有抑制点蚀的生长,反而起到了一定的促进作用。当C15H29NO3Na浓度为1000mg/L时,其对不锈钢点蚀诱发的抑制效果最好。C15H29NO3Na的缓蚀作用是由于其具有表面活性剂的性质,与金属离子配位吸附于金属表面形成单分子层配位膜,从而对不锈钢起到了保护作用。3混合抑制型缓蚀剂(1)Na2WO4和Na2B4O7都属于阳极型缓蚀剂,对不锈钢点蚀