1羟基苯并三氮唑（btaoh）及btaoh钼酸钠复合体系缓蚀性能的研究(附件)【字数：13354】
摘 要摘 要在酸洗等过程中，不可避免会造成金属材料的腐蚀，向酸洗液中加入缓蚀剂是减缓金属腐蚀最为经济、可行的办法。本文选用1-羟基苯并三氮唑（BTAOH）作为缓蚀剂，研究了其在1 mol/L盐酸溶液中对低碳钢腐蚀行为的影响，并进一步探讨了BTAOH/钼酸钠复合体系对同一试样在相同环境下腐蚀行为的影响。具体研究内容包括以下几个方面① 利用电化学工作站测量了30 ℃时低碳钢在含有不同浓度BTAOH的盐酸溶液（1 mol/L）中的极化曲线与交流阻抗谱，并计算出了各浓度条件下的腐蚀电流密度、缓释效率和覆盖率；② 考察了BTAOH浓度为200 ppm 时，温度对其在盐酸溶液（1 mol/L）中电化学行为的影响，并根据所测数据拟合的结果得出了加入缓蚀剂前后腐蚀过程的活化能；③ 选取200 ppm BTAOH，研究了不同浓度钼酸钠与BTAOH协同缓释的效果，并利用扫描电镜和原子力显微镜等手段对所观察到的现象进行了进一步的验证。结果表明，30 ℃下BATOH对低碳钢的缓释效率随BATOH浓度的增加而增加；BTAOH浓度为200 ppm 时，其覆盖率随温度的升高而下降，说明BTAOH在本实验条件下对低碳钢表面的吸附为物理吸附；同时根据温度对BATOH在低碳钢表面吸附行为的影响，本文计算得到吸附表观活化能Ea为75.50 ，同时得出、、分别为-26.76、-26.58、0.59；在协同缓释作用的研究中，随钼酸钠浓度的提高，复合体系缓蚀性能出现先升高后降低的现象，并在5:2（钼酸钠比BTAOH）表现出最高缓蚀效率和最大覆盖率；不同钼酸钠/BTAOH条件下低碳钢表面腐蚀形貌的结果证实了上述电化学测试的结果。关键词1-羟基苯并三氮唑；钼酸钠；缓蚀剂；吸附；协同作用
目 录
第一章 绪论 1
1.1 金属材料腐蚀与缓蚀剂 1
1.1.1 金属腐蚀的严重性 1
1.1.2 缓蚀剂的定义 1
1.2 缓蚀剂的分类 2
1.2.1 化学成分 2
1.2.2 控制部位 2
1.2.3 保护膜类 3
1.3缓蚀剂的工作原理 4
1.4 缓蚀效率 5
1.4.1缓蚀剂效率的检测方法 5
1.4.2 缓蚀剂效率 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的计算 6
1.5近年来协同缓蚀机理的研究 6
1.6 1羟基苯并三氮唑（BTAOH)简介 7
1.7 钼酸盐简介 8
1.8 本文的主要内容 8
第二章 实验部分 9
2.1 实验药品 9
2.2 实验仪器 9
2.3 样品制备 10
2.4 测试与表征 10
2.4.1 电化学测试 10
2.4.2 扫描电镜测试 11
2.4.3 原子力显微镜（AFM）测试 11
第三章 结果与讨论 12
3.1缓蚀剂浓度的影响 12
3.1.1塔菲尔极化曲线 12
3.1.2电化学阻抗谱 13
3.2吸附等温线 15
3.3温度的影响 17
3.4 钼酸钠和BTAOH的协同作用 21
3.4.1 塔菲尔曲线 21
3.4.2 EIS交流阻抗谱 23
3.4.3 扫描电镜测试结果 23
3.4.4 原子力显微镜测试结果 24
结论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 金属材料腐蚀与缓蚀剂
1.1.1 金属腐蚀的严重性
腐蚀遍及国民经济各部门，经常给国民经济带来巨大的损失。在20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。而50年代以后，许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。但因为金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，腐蚀通常还是指金属的损坏。
金属及合金材料腐蚀造成的损失巨大，据统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨,占年产量的20 %～40 %。而且随着工业化的进展,腐蚀问题日趋严重化，美国1949年腐蚀消耗(材料消耗和腐蚀)为50亿美元，1975年达700亿美元，到1985年则高达1680亿美元，与1949年相比增加了80余倍。全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备相当于年产量的30 %。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费，并阻碍新技术的发展和增加自然资源的损耗。
1.1.2 缓蚀剂的定义
金属材料广泛应用于生活、工业、军事等各领域，为预防金属腐蚀，人们先后从外部环境和金属本身进行防腐蚀处理，如在金属表面镀漆、牺牲阳极保护、在金属铁中加入防腐蚀元素Ti等。这些都是可预防的腐蚀，通过一定方式后能够有效地缓解腐蚀速率。但是对于酸洗等特殊情况，金属材料很难通过以上方法得到有效的防护。酸溶液被广泛用于工业清洗，油井酸化和石化过程中，如盐酸通常在金属和合金的酸洗过程中使用。在酸洗过程中，酸溶液在除去金属表面的污垢后，还会对金属本身造成腐蚀，这样的情况下急需一种手段来减轻金属腐蚀。经过研究咪唑啉类、乌洛托品等工业酸洗缓蚀剂被发现。
在美国材料与试验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是"一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。"缓蚀剂是指加入微量或少量这类化学物质可使金属材料在某一介质中的腐蚀速度明显降低，一般缓蚀剂在金属表面起防护作用。使用缓蚀剂便能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。
1.2 缓蚀剂的分类
1.2.1 化学成分
按照缓蚀剂的化学成分可将其分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂及聚合物类缓蚀剂三类[1]。
（1）无机缓蚀剂 无机缓蚀剂的种类较少，最常用的无机缓蚀剂有钨酸盐、钼酸盐、硅酸盐、铬酸盐、磷酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐等，但通常要比较高的浓度才能得到好的缓释效果。20世纪80年代以来，环境友好型无机缓蚀剂是研究的重点方向，如近些年研究的铝酸盐、稀土混合物等。
（2）有机缓蚀剂 含有氮，硫或氧原子的杂环有机化合物通常用作缓蚀剂，这种类型的缓蚀剂便属于有机缓蚀剂，最常用的有苯并三氮唑、膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑等。
（3）聚合物类缓蚀剂 聚合物类缓蚀剂即一些低聚物的高分子化合物，如聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等。
1.2.2 控制部位
按照缓蚀剂对金属电化学腐蚀的控制部位，可将其分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂三大类[1]。
（1）阳极型缓蚀剂 在金属表面阳极区与金属离子产生作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜，抑制了金属向水中溶解，这一类的缓蚀剂称为阳极型缓蚀剂。阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如钒酸盐、钼酸盐、硼酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、钨酸盐等。
但阳极型缓蚀剂预防腐蚀时要求全部阳极都被钝化，因而要求有较高的浓度，当缓蚀剂剂量不足时，容易出现大阴极小阳极的特征，反而会在未被钝化的部位造成点蚀。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 金属材料腐蚀与缓蚀剂 1
1.1.1 金属腐蚀的严重性 1
1.1.2 缓蚀剂的定义 1
1.2 缓蚀剂的分类 2
1.2.1 化学成分 2
1.2.2 控制部位 2
1.2.3 保护膜类 3
1.3缓蚀剂的工作原理 4
1.4 缓蚀效率 5
1.4.1缓蚀剂效率的检测方法 5
1.4.2 缓蚀剂效率 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的计算 6
1.5近年来协同缓蚀机理的研究 6
1.6 1羟基苯并三氮唑（BTAOH)简介 7
1.7 钼酸盐简介 8
1.8 本文的主要内容 8
第二章 实验部分 9
2.1 实验药品 9
2.2 实验仪器 9
2.3 样品制备 10
2.4 测试与表征 10
2.4.1 电化学测试 10
2.4.2 扫描电镜测试 11
2.4.3 原子力显微镜（AFM）测试 11
第三章 结果与讨论 12
3.1缓蚀剂浓度的影响 12
3.1.1塔菲尔极化曲线 12
3.1.2电化学阻抗谱 13
3.2吸附等温线 15
3.3温度的影响 17
3.4 钼酸钠和BTAOH的协同作用 21
3.4.1 塔菲尔曲线 21
3.4.2 EIS交流阻抗谱 23
3.4.3 扫描电镜测试结果 23
3.4.4 原子力显微镜测试结果 24
结论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 金属材料腐蚀与缓蚀剂
1.1.1 金属腐蚀的严重性
腐蚀遍及国民经济各部门，经常给国民经济带来巨大的损失。在20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。而50年代以后，许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。但因为金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料，腐蚀通常还是指金属的损坏。
金属及合金材料腐蚀造成的损失巨大，据统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨,占年产量的20 %～40 %。而且随着工业化的进展,腐蚀问题日趋严重化，美国1949年腐蚀消耗(材料消耗和腐蚀)为50亿美元，1975年达700亿美元，到1985年则高达1680亿美元，与1949年相比增加了80余倍。全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备相当于年产量的30 %。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上，它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费，并阻碍新技术的发展和增加自然资源的损耗。
1.1.2 缓蚀剂的定义
金属材料广泛应用于生活、工业、军事等各领域，为预防金属腐蚀，人们先后从外部环境和金属本身进行防腐蚀处理，如在金属表面镀漆、牺牲阳极保护、在金属铁中加入防腐蚀元素Ti等。这些都是可预防的腐蚀，通过一定方式后能够有效地缓解腐蚀速率。但是对于酸洗等特殊情况，金属材料很难通过以上方法得到有效的防护。酸溶液被广泛用于工业清洗，油井酸化和石化过程中，如盐酸通常在金属和合金的酸洗过程中使用。在酸洗过程中，酸溶液在除去金属表面的污垢后，还会对金属本身造成腐蚀，这样的情况下急需一种手段来减轻金属腐蚀。经过研究咪唑啉类、乌洛托品等工业酸洗缓蚀剂被发现。
在美国材料与试验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是"一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。"缓蚀剂是指加入微量或少量这类化学物质可使金属材料在某一介质中的腐蚀速度明显降低，一般缓蚀剂在金属表面起防护作用。使用缓蚀剂便能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。
1.2 缓蚀剂的分类
1.2.1 化学成分
按照缓蚀剂的化学成分可将其分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂及聚合物类缓蚀剂三类[1]。
（1）无机缓蚀剂 无机缓蚀剂的种类较少，最常用的无机缓蚀剂有钨酸盐、钼酸盐、硅酸盐、铬酸盐、磷酸盐、碳酸盐、亚硝酸盐等，但通常要比较高的浓度才能得到好的缓释效果。20世纪80年代以来，环境友好型无机缓蚀剂是研究的重点方向，如近些年研究的铝酸盐、稀土混合物等。
（2）有机缓蚀剂 含有氮，硫或氧原子的杂环有机化合物通常用作缓蚀剂，这种类型的缓蚀剂便属于有机缓蚀剂，最常用的有苯并三氮唑、膦酸(盐)、膦羧酸、琉基苯并噻唑等。
（3）聚合物类缓蚀剂 聚合物类缓蚀剂即一些低聚物的高分子化合物，如聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等。
1.2.2 控制部位
按照缓蚀剂对金属电化学腐蚀的控制部位，可将其分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂三大类[1]。
（1）阳极型缓蚀剂 在金属表面阳极区与金属离子产生作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜，抑制了金属向水中溶解，这一类的缓蚀剂称为阳极型缓蚀剂。阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如钒酸盐、钼酸盐、硼酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、钨酸盐等。
但阳极型缓蚀剂预防腐蚀时要求全部阳极都被钝化，因而要求有较高的浓度，当缓蚀剂剂量不足时，容易出现大阴极小阳极的特征，反而会在未被钝化的部位造成点蚀。
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