一种黄铜防腐蚀缓蚀剂.pdf

本发明公开了一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，属金属材料腐蚀与防护技术领域。一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，其溶质由聚环氧琥珀酸、ZnSO4及Na2SiO3复配而成，按质量比计算聚环氧琥珀酸(PESA)∶ZnSO4∶Na2SiO3为0～10∶0～5∶0～40，溶剂为去离子水，最终所得的缓蚀剂浓度为0mg/L～55mg/L。本发明的一种黄铜防腐蚀缓蚀剂对环境无危害，符合可持续发展观的需要所述配方原料易得，将其复配使用后对体系中黄铜的防腐蚀具有较好的缓蚀效果。当复配缓蚀剂浓度为2mg/LPESA+5mg/L ZnSO4+40mg/L Na2SiO3，其腐蚀电流密度最低，为3.776μA/cm2，其对应的缓蚀效率也最高，为84.90％。

1、  一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，其特征在于其溶质由聚环氧琥珀酸、ZnSO4及Na₂SiO₃按质量比聚环氧琥珀酸(PESA)∶ZnSO₄∶Na₂SiO₃：为0～10∶0～5∶0～40复配而成，溶剂为去离子水，最终所得的缓蚀剂浓度为0mg/L～55mg/L。

2、  一种如权利要求1所述的一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，其特征在于其溶质由聚环氧琥珀酸、ZnSO₄及Na₂SiO₃按质量比聚环氧琥珀酸(PESA)∶ZnSO₄∶Na₂SiO₃：为2∶5∶40复配而成，溶剂为去离子水，最终所得的缓蚀剂浓度为47mg/L。

3、  一种如权利要求1所述的一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，其特征在于其制备方法如下：
在室温下向去离子水中依次添加聚环氧琥珀酸、ZnSO₄、Na₂SiO₃等各种溶质，搅拌混合，即得本发明的黄铜防腐蚀缓蚀剂。

一种黄铜防腐蚀缓蚀剂
技术领域
本发明涉及一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，属金属材料腐蚀与防护技术领域。
背景技术
目前由于金属腐蚀加剧，对缓蚀剂使用越来越多。特别是对黄铜的缓蚀作用研究，目前应用的一些缓蚀剂或多或少地会对环境产生危害，不利于可持续发展。随着国民经济和社会发展，以资源节约和环境保护为目的的水处理技术发展很快，缓蚀剂应用十分普遍。目前研究的缓蚀剂主要是含有N、S、O或含有其它功能官能团的有机物，如BTA在工业应用数年。然而，这类缓蚀剂的严重缺点是有毒而且其中的大多数不可生物降解。因此，新型环境友好型缓蚀剂备受瞩目。聚环氧琥珀酸(PESA)是目前国际公认的具有无磷、可生物降解特性的绿色水处理剂。国内外对PESA单剂的合成、阻垢和缓蚀性能已进行了较深入的研究，但是大多数是PESA对碳钢的缓蚀性能的研究，美国Prector&Gamble公司和Betz公司分别于20世纪80年代末和90年代初将其作为阻垢剂。我国也在20世纪90年代末开始对PESA的合成及性能进行研究。而对于PESA对铜及其铜合金的研究以及与其它试剂复合配成高效环保的水处理剂研究较少。我们主要对目前新开发的绿色水处理药剂聚环氧琥珀酸与硅酸钠进行复配研究，以得到较好的黄铜缓蚀剂配方。
发明内容
本发明目的为了克服现有技术中缓蚀剂存在的缺点，提供一种黄铜防腐蚀缓蚀剂。
本发明的技术方案
一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，其特征在于其溶质由聚环氧琥珀酸、ZnSO4及Na₂SiO₃按质量比聚环氧琥珀酸(PESA)∶ZnSO₄∶Na₂SiO₃：为0～10∶0～5∶0～40复配而成，溶剂为去离子水，最终所得的缓蚀剂浓度为0mg/L～55mg/L。
一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，优选的技术方案为聚环氧琥珀酸、ZnSO4及Na₂SiO₃按质量比聚环氧琥珀酸(PESA)∶ZnSO₄∶Na₂SiO₃：为2∶5∶40复配而成，溶剂为去离子水，最终所得的缓蚀剂浓度为47mg/L。
一种黄铜防腐蚀缓蚀剂，其特征在于其制备方法如下：
在室温下向去离子水中依次添加聚环氧琥珀酸、ZnSO₄、Na₂SiO₃等各种溶质，搅拌混合，即得本发明的黄铜防腐蚀缓蚀剂。
本发明的有益效果
本发明的一种黄铜防腐蚀缓蚀剂为绿色水处理药剂，对环境无危害，符合可持续发展观的需要所述配方原料易得，将其复配使用后对体系中黄铜的防腐蚀具有较好的缓蚀效果。当复配缓蚀剂浓度为2mg/LPESA+5mg/L ZnSO₄+40mg/L Na₂SiO₃，其腐蚀电流密度最低，为3.776μA/cm²，其对应的缓蚀效率也最高，为84.90％。
附图说明
图1，黄铜电极在含不同浓度PESA的模拟水溶液中浸泡0.5h后的Nyquist图
图2，黄铜电极在含不同浓度PESA的模拟水溶液中浸泡0.5h后的Bode图
图3，黄铜电极分别浸入含不同浓度PESA的模拟水溶液中浸泡0.5h后的极化曲线图
图4，2mg/L PESA、5mg/LZnSO₄在模拟水中加入不同浓度Na₂SiO₃的Nyquist图
图5，2mg/L PESA、5mg/LZnSO₄在模拟水中加入不同浓度Na₂SiO₃的Bode图
图6，黄铜电极浸入含不同复配浓度缓蚀剂的模拟水溶液中浸泡0.5h后的极化曲线图
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进行进一步阐述，但并不限制本发明。
1、材料与试剂
黄铜电极由用环氧树脂密封制成，工作面积为1.178cm²。
模拟水溶液的配置：[NaCl]＝3.9g/L，[Na₂SO₄]＝9g/L，[NaHCO₃]＝7g/L，使用时均稀释100倍，所用溶液均用去离子水配制。
2、测试方法
交流阻抗和极化曲线的测试
采用经典的三电极体系，工作电极为黄铜电极。所用的辅助电极均为铂电极，参比电极均为饱和甘汞电极(SCE)，本发明所示电位均相对于饱和甘汞电极。
黄铜电极在进行电化学测试前表面用1#～6#金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水冲洗后用无水乙醇去油，再用去离子水冲洗后放入电解池内稳定30min后进行电化学测试。
交流阻抗和极化曲线的测定所用设备采用上海晨华电化学工作站CHI660C，交流阻抗测量频率范围为100.00kHz～50.00mHz，交流激励信号为5mV，极化曲线的扫描速率为2mV/s。
实施例1
一种黄铜防腐蚀缓蚀剂
溶质为聚环氧琥珀酸，溶剂为去离子水，最终配制成浓度分别为0mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L的PESA单配缓蚀剂。
PESA单配缓蚀剂对模拟水中黄铜的缓蚀作用见附图1和附图2。
交流阻抗测定中，空白即表示以模拟水溶液为介质，缓蚀剂的加入量为0mg/L。
附图1和附图2为黄铜电极在含不同浓度PESA的模拟水溶液中浸泡0.5h后测得的Nyquist图和Bode图，其中曲线1、曲线2、曲线3、曲线4、曲线5分别表示聚环氧琥珀酸(PESA)为0mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L下的Nyquist图和Bode图。
用阻抗值的高低来判断缓蚀性能的好坏，阻抗值越大说明其对金属的缓蚀性能越好。
从附图1和附图2中可以看出，在模拟水溶液中加入PESA，在达到一定得浓度时，黄铜电极的阻抗值增加，从而黄铜的耐蚀性能增加。当PESA加入量为2mg/L时，阻抗值达到最大值，说明此时缓蚀效果最好，黄铜表现出来的耐蚀性能最佳。但PESA浓度为5mg/L和10mg/L时，其对应的阻抗值有所下降，黄铜的耐蚀性能反而下降。说明此时缓蚀剂最佳浓度为2mg/L PESA。
通过交流阻抗法已经得出PESA对黄铜的具有一定的缓蚀能力，并且已经得出了PESA作为缓蚀剂的最佳浓度。
附图3是黄铜电极分别浸入含不同浓度PESA的模拟水溶液中浸泡0.5h后测得的极化曲线图，其相对应的腐蚀电位和腐蚀电流密度数据见表1。缓蚀剂的缓蚀效率(η％)按照如下公式计算：
η=I0-II0×100%]]>
I₀和I分别为空白实验和加入缓蚀剂后的腐蚀电流密度。
表1黄铜在不同浓度PESA的模拟水溶液中得到的电化学参数

如表1，腐蚀电流随着缓蚀剂的加入而变小，当PESA浓度为2mg/L，此时黄铜电极的腐蚀电流最小为9.452μA/cm²，其对应的缓蚀效率也最高，为62.21％，缓蚀剂对黄铜的缓蚀效果最好，黄铜的耐蚀性能最佳，结果和交流阻抗法得出的结论一致。
实施例2
一种黄铜防腐蚀缓蚀剂
溶质为聚环氧琥珀酸、ZnSO4及Na₂SiO₃，溶剂为去离子水，配置6组黄铜防腐蚀缓蚀剂。每组黄铜防腐蚀缓蚀剂中PESA的浓度均为2mg/L、ZnSO₄的浓度均为5mg/L，而Na₂SiO₃的浓度分别为0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L。
黄铜防腐蚀缓蚀剂对模拟水中黄铜的缓蚀作用见附图4和附图5。
附图4和附图5是在2mg/L PESA、5mg/LZnSO₄在模拟水中加入不同浓度Na₂SiO₃得到的Nyquist图和Bode图，其中曲线1、曲线2、曲线3、曲线4、曲线5分别代表Na₂SiO₃浓度为0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L及50mg/L下的Nyquist图和Bode图。
从附图4和附图5中可以看出，PESA、ZnSO₄和Na₂SiO₃复配后得到的曲线2、3、4、5、6阻抗值都比空白的要大，说明这种复配方法对黄铜有一定的缓蚀作用。当缓蚀剂浓度为2mg/L PESA+5mg/LZnSO₄+40mg/L Na₂SiO₃时其阻抗最大，而当浓度为2mg/L PESA+5mg/LZnSO₄+50mg/L Na₂SiO₃时对应的阻抗下降，这说明2mg/L PESA+5mg/LZnSO₄+40mg/L Na₂SiO₃是最佳的复配方案，其缓蚀效果最好。
附图6是黄铜电极浸入含不同复配浓度缓蚀剂的模拟水溶液中浸泡0.5h后测得的极化曲线图，其相对应的腐蚀电位和腐蚀电流密度数据见表2。
表2黄铜在2mg/L PESA和5mg/L ZnSO₄及不同浓度Na₂SiO₃的模拟水溶液中得到的腐蚀参数

如表2，与未加缓蚀剂比较，在模拟水溶液中加入不同浓度复配的缓蚀剂后黄铜电极腐蚀电流密度均有不同程度的改变，当复配缓蚀剂浓度为2mg/L PESA+5mg/L ZnSO₄+40mg/L Na₂SiO₃，其腐蚀电流密度最低，为3.776μA/cm²，其对应的缓蚀效率也最高，为84.90％。由此可见，这种配方下，缓蚀剂对黄铜的缓蚀效果最好，黄铜的耐蚀性能最佳，结果和交流阻抗法得出的结论一致。