沉淀膜型缓蚀剂的机理研究

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本文采用原位观察技术、电化学测试技术、表面分析技术等,在沉淀膜型缓蚀剂的背景下,研究了金属的局部腐蚀、电偶腐蚀、缓蚀剂的复配以及沉淀膜的离子选择性。1.研究了碳钢在含Ce3+溶液中的局部腐蚀行为与机理,以及Ce3+与其他类型的沉淀膜型缓蚀剂之间的复配效应,结果表明:(I)在NaCl溶液加入Ce3+会导致碳钢的腐蚀电位大幅度上升,表面生成的沉淀膜相对于缺陷处有较正的电位,因此被膜覆盖的地方相当于是阴极,缺陷处相当于是阳极,在电偶电流的驱动下,阳极加速溶解形成点蚀;(II)Ce3+与Zn2+复配后,腐蚀电位大幅度下降,被膜覆盖的地方的电位比缺陷处低,因此,缺陷处作为阴极,在阴极电流的作用下迅速生成沉淀进行修补,抑制了点蚀的发生,并使腐蚀电流密度降低了一个数量级。金属表面生成了一层极薄且不可见的沉淀膜,该膜被认为是由于极少量的Zn2+掺杂在铈的氧化物中,改变了膜的形态并且极大地增强了膜的腐蚀防护能力;(III)Ce3+与Ni2+复配后,腐蚀电位进一步上升,腐蚀电流密度下降,但是金属表面点蚀情况加剧。金属表面覆盖着厚实的沉淀膜,该膜主要是由镍和铈的氧化物构成;(IV)Ce3+与SiO32-或水杨酸根离子复配后,腐蚀电流密度明显下降,均匀腐蚀与局部腐蚀都受到了强烈的抑制。在含Ce3+与SiO32-的溶液中,金属表面光亮且没有明显的腐蚀痕迹,膜的主要成分包含铈的氧化物以及硅酸铁沉淀或硅酸胶体;在含Ce3+与水杨酸钠的溶液中金属表面覆盖着厚实的沉淀膜,主要由铈的氧化物和水杨酸钠与铁的络合物构成。2.通过MATLAB软件计算与实验,分别从理论与实际上研究了二元缓蚀剂中Zn2+与羟基乙叉二膦酸(HEDP)复配的最佳比例,结果表明:(I)当溶液中的Zn/P摩尔比为1:1时,复合物的缓蚀效果最好,此时,Zn2+与HEDP之间任意组份过量都会导致缓蚀效率下降;(II)在HEDP-Zn(II)的协同作用中,HEDP在阳极区与铁离子发生络合反应,生成不溶性的络合物抑制腐蚀的阳极过程,Zn2+在阴极区生成Zn(OH)2沉淀抑制阴极过程。3.研究了ZnSO4和月桂酰肌氨酸钠(SLS)抑制碳钢–不锈钢电偶腐蚀的机理,结果表明:(I)ZnSO4主要使电偶对中的不锈钢的开路电位下降,SLS主要使碳钢的开路电位大幅度上升,两者都减小了电偶对之间的电势差,在不同程度上抑制了电偶腐蚀;(II)电偶电流密度的大小受到电偶之间电位差的影响。电位差越大,驱动力越强,电偶腐蚀越严重;(III)SLS主要在碳钢表面通过吸附和螯合作用成膜,电偶之间的电位差增大会对碳钢表面膜的防护能力造成负面影响;ZnSO4主要在不锈钢表面生成沉淀膜,电位差越大,越有利于阴极表面成膜。4.通过恒电流极化在碳钢表面构造了一层具有阴离子选择性的Al(OH)3和Zn(OH)2混合物沉淀膜,分别浸泡在Ca(NO32和Na2SO4溶液中增强膜的阴离子选择性和阳离子选择性。研究了沉淀膜的离子选择性分别在含Cu2+和Cl-的溶液中对碳钢耐蚀性的影响,结果表明:(I)该沉淀膜在Ca(NO32溶液溶液中浸泡后阴离子选择性增强,而在Na2SO4溶液中浸泡后,沉淀膜虽然没有转化成为阳离子选择性,但是阴离子选择性减弱;(II)当膜具有更强的阴离子选择性时,Cu2+更难穿透沉淀膜。当膜具有相对更强的阳离子选择性时,Cl-更难穿透沉淀膜。
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