论文部分内容阅读
钢铁作为一种常用的金属材料在日常生活和经济建设中发挥着无法比拟的作用。但是钢铁的腐蚀在现如今已经成为一个严重影响国民经济发展的突出问题。缓蚀剂用量小、价格低、使用方便,是一种经济有效的抑制金属腐蚀的方法。由于环境的问题突出,开发低毒、无毒、环保的缓蚀剂是各国研究的一个重点。三唑类化合物及其衍生物缓蚀剂具有一定的优势,作为新一代环境友好缓蚀剂的重点研究方向,正被日益广泛的研究和投入到生产活动中。
本论文主要利用失重法、动电位极化曲线法研究了三唑化合物及其衍生物的缓蚀性能。利用各种表面吸附模型,并计算出相关热力学参数(吸附平衡常数K<,ads>吸附焓△Hads、吸附自由能△Gads、吸附熵△Sads)和动力学参数(表观活化能Ea、指前因子A等),以此来阐述缓蚀剂对钢的吸附和缓蚀作用。研究结果表明:
(1)3-氨基-1,2,4三唑在强酸介质中(盐酸、硫酸、磷酸)对冷轧钢有一定的缓蚀效果,但在研究条件下最大仅到40%左右,不能单独作为冷轧钢的缓蚀剂在强酸介质中使用。
(2)3,5-二氨基-1,2,4-三唑在强酸介质中(盐酸、硫酸、磷酸)对冷轧钢的缓蚀效果不好,但最大仅到50%左右,不能单独作为冷轧钢的缓蚀剂在强酸介质中使用。
(3)3,5-二氨基-1,2,4-三唑在强酸介质中(盐酸、硫酸、磷酸)和La<3+>,Ce<3+>,Ce<4+>复配,没有缓蚀协同效应。
(4)3-苯基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑在1.0mol/L硫酸溶液中对冷轧钢的缓蚀能力很强。该缓蚀剂主要不是通过增大反应活化能来达到抑制腐蚀的效果,可能主要是通过降低反应频率因子来达到抑制腐蚀的。
(5)3-苯基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑在磷酸溶液中对冷轧钢的缓蚀能力很强,而且可以作为高浓度的磷酸溶液的缓蚀剂。在磷酸工业的二水法和半水法制磷酸的浓度下也有很好的效果。缓蚀剂在金属表面的吸附没有表现出明显地改变腐蚀反应的能垒。缓蚀剂没有改变腐蚀反应速率决定步骤的机理,即氢析出反应的过程,虽然它显著的降低了反应速率。这个过程的指前因子没有很大的改变。3-苯基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑在2mol/L磷酸溶液中的吸附符合Langmuir吸附模型。△G<,ads>和K<,ads>的值说明该缓蚀剂自发强烈的吸附在冷轧钢的表面。它是一种混合型的缓蚀剂。
(6)指示剂其结构上的特点利于分子吸附在金属的表面。经过多次的尝试,最终选定了甲基紫。实验结果表明甲基紫在盐酸溶液中对冷轧钢有着优良的缓蚀效果,能够独立作为盐酸中的缓蚀剂。其吸附符合Langmuir吸附模型。△G<,ads>和K<,ads>的值说明该缓蚀剂自发强烈的吸附在冷轧钢的表面。加入甲基紫后反应活化能降低,说明甲基紫不是通过增加反应活化能来抑制腐蚀的进行,指前因子(A)的降低是抑制腐蚀速率的主要因素。活化能降低幅度很大,说明其改变了冷轧钢的腐蚀机理。从电化学数据上看,甲基紫在盐酸溶液中表现为混合型控制。