環(huán)境友好型緩蝕劑對不銹鋼在35%nacl中的緩蝕作用

環(huán)境友好型緩蝕劑對不銹鋼在35%nacl中的緩蝕作用

0金屬基導(dǎo)電材料具有自蝕性的金屬，如不銹鋼、鋁、鋁、鈦、鈦合金等，在含鋯介質(zhì)的地方發(fā)生侵蝕。點(diǎn)蝕過程分為3步:氯離子的吸附,吸附的氯離子與膜中金屬陽離子形成氯化物,氯化物快速溶解。目前,添加緩蝕劑法經(jīng)濟(jì)、簡便,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門及國防領(lǐng)域金屬的防腐蝕。本工作對效果較好的部分緩蝕劑進(jìn)行了試驗(yàn),篩選了Na2WO4,Na2B4O7,C6H11O7Na,C15H29NO3Na4種環(huán)境友好型緩蝕劑,利用動電位掃描極化技術(shù)考察了其對304不銹鋼在3.5%NaCl體系中的緩蝕行為,并簡要地探討了其作用機(jī)理。1帶單獨(dú)電導(dǎo)體電極材料的電化學(xué)測試試驗(yàn)材料為304不銹鋼,化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為C0.046,Cr20.000,Ni10.500,Si0.680,Mn1.690,S0.006,P0.022,Fe余量。試片一端錫焊一根銅導(dǎo)線,測試面積約為10mm×10mm,其余均用環(huán)氧樹脂封固;表面用400~1200目水砂紙逐級打磨平整、去離子水沖洗后,用分析純丙酮洗凈,然后經(jīng)酸洗、鈍化后放入干燥皿內(nèi)備用。腐蝕條件:3.5%NaCl溶液,pH=7,溫度25℃。試劑為分析純,用去離子水配制。電化學(xué)測試采用三電極體系,通過LK2000電化學(xué)綜合測試系統(tǒng)進(jìn)行。鉑片(Pt)為輔助電極,參比電極為飽和甘汞電極(SCE),用鹽橋接通電解池和參比電極,研究電極為304不銹鋼。根據(jù)GB/T17899-1999對試樣進(jìn)行點(diǎn)蝕電位測量:將經(jīng)過鈍化處理的試樣浸泡在3.5%NaCl溶液中,30min后進(jìn)行測試,試驗(yàn)采用線性掃描方法,以電位掃描速度20mV/min進(jìn)行陽極極化,直到陽極極化達(dá)到100μA/cm2時的電位為點(diǎn)蝕電位Eb100。當(dāng)陽極極化到Eb100時,隨著電位的繼續(xù)增大,電流急劇增加,在電流密度增加到200~260μA/cm2時進(jìn)行反方向極化(即往陰極方向回掃),電流密度相應(yīng)下降,回歸曲線并不與正向曲線重合,直到回掃的電流密度又回到鈍態(tài)電流密度值,此時所對應(yīng)的電位Ep為保護(hù)電位。24各種緩沖劑對不銹鋼的侵蝕2.1na2wo4對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)效果圖1為304不銹鋼在3.5%NaCl水溶液中添加不同濃度Na2WO4后的極化曲線。表1為其特征電位值,其中Ecorr為自腐蝕電位,Eb100為點(diǎn)蝕電位,Ep為保護(hù)電位,ΔE=Eb100-Ep,ΔE0表示空白溶液中的ΔE。由此可以看出:當(dāng)腐蝕溶液中添加20,50,100mg/LNa2WO4時,Ecorr,Eb100和Ep都向正向移動,Na2WO4濃度愈大,正移愈大。Ecorr正移說明Na2WO4是陽極抑制型緩蝕劑,在溶液體系中主要對陽極過程產(chǎn)生影響。Na2WO4的加入使試樣的點(diǎn)蝕電位Eb100提高了160~200mV,保護(hù)電位提高了200~260mV,說明Na2WO4對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)起到了抑制作用。ΔE<ΔE0,且ΔE隨著Na2WO4濃度的增加逐漸減小,ΔE越大,說明滯后環(huán)越寬,對點(diǎn)蝕的成長越有利。圖1中滯后環(huán)變窄說明WO2?442-抑制了點(diǎn)蝕的生長。當(dāng)Na2WO4的濃度為100mg/L時,Na2WO4對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)及生長起到了最好的抑制效果,超過100mg/L后,Na2WO4的濃度對點(diǎn)蝕影響不大。Na2WO4的緩蝕作用是由于其對不銹鋼的氧化作用,WO2?442-與溶解下來的金屬離子生成了難溶的鎢酸鹽,且這層膜致密、耐蝕性好,從而對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)及生長有一定的抑制作用。2.2na2b4o7對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)效果圖2為304不銹鋼在添加不同濃度Na2B4O7的3.5%NaCl水溶液的極化曲線,表2為其對應(yīng)的電化學(xué)數(shù)據(jù)。由圖2和表2可以看出,腐蝕溶液中加入Na2B4O7后,Ecorr,Eb100和Ep都向正向移動,Na2B4O7濃度越大,正移越大。Ecorr正移說明Na2B4O7是陽極抑制型緩蝕劑,在體系中主要抑制試樣的陽極過程。Na2B4O7的加入使試樣的點(diǎn)蝕電位Eb100提高了144~250mV,保護(hù)電位提高了180~300mV,說明Na2B4O7對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)起到了抑制作用。同時ΔE<ΔE0,且ΔE隨著Na2B4O7濃度的增加逐漸減小,即滯后環(huán)越窄,說明Na2B4O7對點(diǎn)蝕的生長起到了抑制作用。當(dāng)Na2B4O7的濃度為800mg/L時,其對不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)及生長起到了最好的抑制效果,超過800mg/L后,其濃度對點(diǎn)蝕影響不大。Na2B4O7的緩蝕作用是由于在有氧存在的情況下,會使金屬表面形成致密的沉淀膜,使金屬的離子化過程受到阻滯所致。2.3c6h11o7na對點(diǎn)蝕的影響圖3為304不銹鋼在添加不同濃度C6H11O7Na的3.5%NaCl水溶液中的極化曲線,對應(yīng)的電化學(xué)數(shù)據(jù)見表3。由圖3和表3可以看出,C6H11O7Na的加入并沒有使試樣的Ecorr發(fā)生顯著變化,說明C6H11O7Na是混合抑制型緩蝕劑,對試樣的陽極和陰極過程都有一定的抑制作用。C6H11O7Na的加入使得試樣的Eb100和Ep都向正向移動,且隨著C6H11O7Na濃度的增大,正向移動越大。從表3可以看出,C6H11O7Na的加入使得體系的點(diǎn)蝕電位Eb100提高了50~90mV,保護(hù)電位Ep提高了100~170mV,說明C6H11O7Na的加入抑制了不銹鋼點(diǎn)蝕的誘發(fā)。同時ΔE有了較大幅度的減小,比空白溶液小了約80mV,說明C6H11O7Na既能限制點(diǎn)蝕的發(fā)生,又能較為明顯地限制點(diǎn)蝕的生長。當(dāng)C6H11O7Na為600mg/L時,ΔE的減小最為顯著,同時Eb100和Ep增加的幅度也最大,之后再加大濃度對點(diǎn)蝕影響不大。C6H11O7Na的緩蝕作用是由于C6H11O-7和Cl-在不銹鋼表面競爭吸附,最后形成一層致密的保護(hù)膜,從而對不銹鋼起到了良好的保護(hù)作用。2.4s15h29no3na對不銹鋼點(diǎn)蝕的影響圖4為304不銹鋼在添加不同濃度C15H29NO3Na的3.5%NaCl水溶液中的極化曲線,對應(yīng)的電化學(xué)數(shù)據(jù)見表4。由圖4和表4可以看出,C15H29NO3Na的加入使得Ecorr,Eb100和Ep都向正向移動,且隨著C15H29NO3Na濃度的增大,正向移動越大。Ecorr增大表明C15H29NO3Na是一種陽極型緩蝕劑,在體系中主要對陽極過程產(chǎn)生影響。而隨著C15H29NO3Na的加入,點(diǎn)蝕電位Eb100增大了180~240mV,保護(hù)電位Ep增大了150~230mV,說明不銹鋼的點(diǎn)蝕敏感性下降,即對點(diǎn)蝕有較強(qiáng)的抑制作用。但是其ΔE>ΔE0,不銹鋼的滯后環(huán)有所擴(kuò)大,說明C15H29NO3Na不僅沒有抑制點(diǎn)蝕的生長,反而起到了一定的促進(jìn)作用。當(dāng)C15H29NO3Na濃度為1000mg/L時,其對不銹鋼點(diǎn)蝕誘發(fā)的抑制效果最好。C15H29NO3Na的緩蝕作用是由于其具有表面活性劑的性質(zhì),與金屬離子配位吸附于金屬表面形成單分子層配位膜,從而對不銹鋼起到了保護(hù)作用。3混合抑制型緩蝕劑(1)Na2WO4和Na2B4O7都屬于陽極型緩蝕劑,對不銹鋼點(diǎn)蝕