强酸中曼尼希碱型复配缓蚀剂对A3碳钢的缓蚀机理及缓蚀稳定性研究

摘要

本文研究了曼尼希碱、十二烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）和油酸钠（SO）复配型酸洗缓蚀剂在18％盐酸体系中，对A3钢的协同缓蚀性能，并据此研究它们在钢片表面的吸附机理。采用动电位极化曲线法、恒电位暂态阶跃法和循环极化曲线法等电化学方法对复配缓蚀剂在铁电极表面的吸附稳定性进行了研究。 研究结果表明：在单一组分的情况下，曼尼希碱在盐酸溶液中的缓蚀率随着缓蚀剂浓度的增加而增大，最高缓蚀率达到99.63％，OP-10在盐酸溶液中缓蚀率随着缓蚀剂浓度的增加而减少，最高缓蚀率只有37.90％，不能满足实际应用的要求，SO则出现负的缓蚀率。而当它们分别以一半的用量复配时，缓蚀率达到90％以上，这说明它们复配后体现出了良好的协同作用。曼尼希碱型复配缓蚀剂的腐蚀速度与缓蚀率受温度的影响较小，三者复配产生的协同缓蚀作用稳定。曼尼希碱单独作用时，其在钢片表面的吸附基本符合Temkin吸附等温式。而曼尼希碱与OP-10、SO复配后在钢片表面的吸附符合Langmiur吸附等温式。曼尼希碱与0.20％OP-10、0.010％SO复配后，其在钢表面的吸附自由能变△Gm和吸附焓变△Hm均为表明曼尼希碱型复配缓蚀剂在钢片上的吸附过程是自发的且是一个放热的过程，熵变△Sm为正值，表明缓蚀剂在碳钢表面吸附后体系的混乱度增大。电化学极化曲线的测试显示，不同复配方案的缓蚀剂它的缓蚀率越大，阳极脱附电位Edes也越大；同一种复配方案的缓蚀剂，它在盐酸溶液中的浓度越大，在铁电极表面的阳极脱附电位Edes也会增大，即缓蚀剂分子在铁电极表面吸附的稳定性就越强；扫速增大，所得到的铁电极的动电位极化曲线上的腐蚀电流增大，缓蚀率下降，但阳极脱附电位也随之增大。缓蚀剂的阳极脱附可能存在一个孕育期。复配缓蚀剂中曼尼希碱组分的改变对缓蚀率及吸附稳定性的影响都很大，OP-10组分和SO组分的改变对缓蚀率及吸附稳定性的影响较小；综合考虑到缓蚀率、稳定性及价格成本等方面的因素，选择各成分浓度为：0.4％曼尼希碱、0.20％ OP-10、0.005％ SO时的复配方案作为缓蚀剂的最优方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2缓蚀剂的缓蚀作用机理

1.3缓蚀剂在金属表面吸附性能研究进展

1.3.1缓蚀物质在金属表面吸附机理研究

1.3.2金属表面吸附的影响因素

1.4缓蚀剂在金属表面的脱附情况研究

1.4.1缓蚀剂的吸附稳定性

1.4.2金属表面物质脱附机制研究

1.4.3物质脱附的电化学研究

1.5缓蚀剂的常用研究方法及其发展趋势

1.5.1缓蚀剂的常用研究方法

1.5.2缓蚀剂的发展趋势

1.6本论文的选题背景和总体思路

1.6.1论文选题背景

1.6.2论文总体思路

第二章实验部分

2.1实验材料、药剂及仪器

2.1.1实验材料及其制备

2.1.2实验药剂

2.1.3实验仪器设备

2.2实验方法

2.2.1失重法

2.2.2电化学实验法

2.3实验方案

2.3.1确定各个因素的水平(各种缓蚀成分的复配浓度)

2.3.2正交实验设计

2.3.3观察温度对曼尼希碱型复配缓蚀剂的影响

2.3.4曼尼希碱浓度对缓蚀率的影响

2.3.5变温条件下曼尼希碱浓度对缓蚀率的影响

2.3.6动电位极化曲线测量

2.3.7恒电位暂态阶跃法

2.3.8循环极化曲线测量

2.4数据处理

第三章失重法实验结果与讨论

3.1缓蚀剂对A3碳钢的缓蚀作用

3.1.1曼尼希碱单独作用时对A3碳钢的缓蚀作用

3.1.2不同浓度的OP-10单独作用时对A3碳钢的缓蚀作用

3.1.3不同浓度的SO单独作用时对A3碳钢的缓蚀作用

3.1.4曼希尼碱、OP-10、SO复配后对A3碳钢的协同缓蚀作用

3.1.5温度对曼尼希碱型复配缓蚀剂缓蚀率的影响

3.2缓蚀剂在钢片表面吸附机理讨论

3.2.1曼尼希碱单独作用时的吸附等温线模型

3.2.2曼尼希碱型复配缓蚀剂的吸附等温线

3.2.3曼尼希碱型复配缓蚀剂的吸附热力学参数

3.3小结

第四章电化学实验结果及讨论

4.1动电位极化曲线研究

4.1.1缓蚀率高低对阳极脱附行为的影响

4.1.2浓度不同对阳极脱附行为的影响

4.1.3电位扫描速度对阳极脱附行为的影响

4.2恒电位下的阳极脱附行为

4.3循环极化时的阳极脱附行为

4.4各缓蚀成分的浓度与脱附电位的关系

4.4.1曼尼希碱成分浓度改变对缓蚀剂脱附电位的影响

4.4.2 OP-10浓度改变对缓蚀剂脱附电位的影响

4.4.3 SO浓度改变对缓蚀剂脱附电位的影响

4.5小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢