唑类及诺氟沙星与钼酸钠对稀酸中45#钢缓蚀性能的研究

摘要

腐蚀控制技术主要包括涂层、阳极钝化、阴极保护和添加或使用缓蚀剂等。其中，使用缓蚀剂是一种行之有效、操作简便的防腐手段，是提高钢件耐腐蚀性能的有效途径。大量研究表明，有机型缓蚀剂具有良好的缓蚀效果及经济效益，其分子可以通过杂环原子或者不饱和键吸附在金属表面，达到抑制金属腐蚀的目的。然而随着缓蚀剂的广泛使用，环境污染问题随之出现，本着保护环境的原则，开发和研究高效、廉价、环境友好型缓蚀剂已成为缓蚀剂研究的新课题。
　　本论文主要通过失重、电化学测试、表面形貌分析、量子化学计算等方法考察了五种物质对3％HCl溶液中45＃钢耐腐蚀性能的影响。其中包括无机化合物—钼酸钠及四种有机化合物(氟康唑、替硝唑、磺胺甲噁唑、诺氟沙星)，选取的有机物均具有较好稳定性，抑菌、无毒，且含有不饱和键及氨基或磺酰基等官能团。本论文对五种化合物的缓蚀机理进行了分析，对比了它们的缓蚀效果。论文主要研究成果如下：
　　(1)298K时，四种有机缓蚀剂在3%HCl溶液中对45＃钢均具有一定的缓蚀作用，其缓蚀机理为有机分子吸附在45＃钢表面形成保护膜，抑制电化学阴极和阳极过程，降低腐蚀电流密度，从而抑制金属腐蚀速度。四种有机缓蚀剂在45＃钢表面的吸附服从Langmuir吸附等温式，吸附过程的吉布斯自由能△Gθads<0，表明吸附均为自发过程，从△Gθads的数值可以判断四种有机分子在45＃钢表面的吸附均是物理吸附与化学吸附共同作用的结果。
　　(2)电位扫描技术测试结果显示，随着缓蚀剂的加入，腐蚀电流密度降低；电化学阻抗测试显示，随着浓度的增加，电荷迁移电阻Rt数值增大，缓蚀剂吸附层对45＃钢表面起到保护作用。电化学实验测得缓蚀效率与浓度的趋势与失重实验获得的结果相吻合。
　　(3)四种有机缓蚀剂在3%HCl溶液中对45＃钢的缓蚀作用均存在浓度极值现象，氟康唑在650mg/L、替硝唑在400mg/L、磺胺甲噁唑在700mg/L、诺氟沙星在400mg/L左右缓蚀效率达到最高值，综合考虑得出四种有机缓蚀剂缓蚀性能排序为：诺氟沙星＞氟康唑＞替硝唑＞磺胺甲噁唑。
　　(4)量子化学计算推断了四种有机缓蚀剂分子的活性吸附中心，不同分子所含有的吸附活性官能团存在差异，因此造成吸附能力强弱不同。
　　(5)实验结果表明，与所选用的四种有机缓蚀剂相比，无机缓蚀剂钼酸钠在3%HCl溶液中对45＃钢的缓蚀作用较弱，其在金属基体表面生成[Fe-MoO4-Fe2O3]氧化保护膜的致密性较差，易脱落，作为阳极型缓蚀剂，用量较少反而会加速金属基材的腐蚀速度；而有机缓蚀剂为吸附型，通过物理吸附及化学吸附的共同作用，自发的在基体表面形成保护膜，相对稳定性较强。实验所设定条件下，有机型缓蚀剂性能优于无机型缓蚀剂。

目录

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2 缓蚀剂概述

1.3 缓蚀剂的未来发展方向

1.4 缓蚀性能的研究方法

1.5 缓蚀作用机理研究

1.6 缓蚀剂的研究现状

1.7 选题意义及研究内容

2 实验材料、设备及研究过程参数

2.1 实验材料及选择依据

2.2 实验设备

2.3 研究方法

3 结果与讨论

3.1 氟康唑的缓蚀性能研究结果

3.2 替硝唑的缓蚀性能研究结果

3.3 磺胺甲噁唑的缓蚀性能研究结果

3.4 诺氟沙星缓蚀性能的研究结果

3.5 钼酸钠缓蚀性能的研究

3.6 本章小结

4 五种缓蚀剂缓蚀性能的比较与讨论

4.1 五种缓蚀剂缓蚀效率比较

4.2 量子化学计算

4.3 有机缓蚀剂分子吸附行为比较

4.4 腐蚀形貌分析比较

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2 今后工作的建议与展望

致谢

参考文献

附 录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目