绿色缓蚀剂复配聚天冬氨酸与钨酸钠对铜的缓蚀作用与机理研究

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本文主要工作如下: 研究了聚天冬氨酸在200mg/L的NaCI溶液中对铜的吸附行为和缓蚀效果,结果表明:聚天冬氨酸的吸附行为符合“Langmuir”吸附等温式,是一种自发、放热的过程;在20℃时,聚天冬氨酸的最佳使用浓度为15mg/L,缓蚀率为78.3%;随着温度升高,缓蚀效率降低,至50℃时降低为40.4%。聚天冬氨酸在200mg/L的NaCI溶液中对铜的吸附是一种化学吸附。 应用电化学交流阻抗和极化曲线方法研究了复配聚天冬氨酸与钨酸钠对纯铜、白铜(B10)、黄铜(HSn70-1)在不同腐蚀介质中的最佳使用浓度与缓蚀效果,结果表明: (1)纯铜在3%NaCl溶液中,缓蚀剂总浓度为60 mg/L,聚天冬氨酸与钨酸钠复配比为3:1时具有良好的“协同效应”,其缓蚀率达到80.28%。 (2)白铜在3%NaCl溶液中,缓蚀剂总浓度为40 mg/L,聚天冬氨酸与钨酸钠复配比为7:1时具有良好的“协同效应”,其缓蚀率达到87.38%。 (3)黄铜在3%NaCl溶液中,缓蚀剂总浓度为40 mg/L,聚天冬氨酸与钨酸钠复配比为1:1时具有良好的“协同效应”.其缓蚀率达到88.92%。 (4)纯铜在模拟冷凝水溶液中,缓蚀剂总浓度为8mg/L,聚天冬氨酸与钨酸钠复配比为1:1时具有良好的“协同效应”,其缓蚀率达到82.50%。 (5)白铜模拟冷凝水溶液中,缓蚀剂总浓度为20 mg/L,聚天冬氨酸与钨酸钠复配比为1:9时具有良好的“协同效应”,其缓蚀率达到90.20%。 (6)黄铜在模拟冷凝水溶液中,缓蚀剂总浓度为10mg/L,复配比为3:1时具有良好的“协同效应”,其缓蚀率达到89.95%。 应用光电化学方法研究了聚天冬氨酸与钨酸钠对铜的缓蚀作用机理。在硼酸硼砂缓冲溶液中,铜表面的Cu2O膜显p-型光响应:添加适量缓蚀剂聚天冬氨酸后,聚天冬氨酸吸附在铜电极表面成膜促使Cu2O膜增厚,Cu2O膜产生的p-型光电流增大;钨酸钠的弱氧化性使铜被钝化所以Cu2O膜增厚,p-型光电流增大;当聚天冬氨酸与钨酸钠以合适浓度复配时将产生“协同效应”,使p-型光电流进一步增大;p-型光电流越大,缓蚀性能越好。交流阻抗测试的结果与光电化学结果相一致。聚天冬氨酸与钨酸钠对白铜的缓蚀作用与对纯铜相似。 应用光电化学方法研究了腐蚀离子Cl-和SO42-对铜的腐蚀作用。在硼酸硼砂缓冲溶液中,当Cl-浓度大于0.5mg/L、SO42-浓度大于1.5mg/L时,它们能够对铜表面的Cu2O膜进行掺杂,使其半导体性质从p-型转化为n-型,铜的腐蚀加剧。腐蚀离子/缓蚀剂对铜的腐蚀/缓蚀作用是一对竞争的过程:当腐蚀离子浓度较低而缓蚀剂浓度足够时,氧化亚铜膜保持为p-型,腐蚀较轻微:当腐蚀离子浓度较高而缓蚀剂浓度不足时,氧化亚铜膜被掺杂而转型为n-型,腐蚀较严重。 通过表面增强拉曼光谱(SERS)研究了铜在3%NaCl中的腐蚀与缓蚀剂对铜的缓蚀机理: (1)当电位高于0.2V时,Cl-在铜表面的吸附,发生明显的腐蚀现象:电位在-0.2V至-0.6V区间内,铜的表面生成TCu2O与CuO钝化膜,抑制了Cl-对铜的吸附。 (2)通过单体天冬氨酸在铜表面的SERS研究,表明聚天冬氨酸主要是以-COOH基吸附在铜的表面,起到缓蚀作用。 (3)在电位区间为-0.2V至-0.6V时,Na2WO4对铜的作用以钝化作用为主;当电位低于-0.6V时,Na2WO4与铜的作用以WO42-的吸附为主。
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