稀土和有机缓蚀剂复配对铝合金的缓蚀作用研究

摘要

铝合金极易在含有侵蚀性离子(Cl-)的环境中发生腐蚀，尤其是在碱性环境中。铝合金腐蚀的发生往往会造成巨大破坏及严重损失，因此研究碱性环境下铝合金发生腐蚀的过程及机理，找出预防和控制的方法具有重大意义。使用缓蚀剂是一种高效简便常用的控制金属腐蚀的方法。
　　本文主要使用动电位极化法、交流阻抗测试(EIS)等电化学方法与傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)等表面分析技术研究2024-T3铝合金在添加稀土盐(LaCl3、CeCl3)与有机盐(SDBS)复配缓蚀剂后pH值为10的0.01 mol·L-1 NaCl溶液中的腐蚀行为并研究复配缓蚀剂对铝合金腐蚀的缓蚀作用及缓蚀机理，主要得出如下结论:
　　(1)在最终pH值为10的0.01 mol· L-1 NaCl溶液中，添加稀土盐(LaCl3、CeCl3)和SDBS能减缓均匀腐蚀速率，说明复配缓蚀剂具有良好的抑制均匀腐蚀效果。其中，0.1 g·L-1 LaCl3和0.42 g·L-1 SDBS是镧盐最佳复配缓蚀剂，0.1 g·L-1 CeCl3和0.28 g·L-1 SDBS是铈盐最佳复配缓蚀剂，在较短时间内，分别抑制点蚀效果最好。
　　(2)体系中镧盐最佳复配缓蚀剂的添加在较短时间（12小时）内抑制点蚀效果较好，长时（24小时）则抑制点蚀效果减弱。添加铈盐最佳复配缓蚀剂后，经24小时浸泡后抑制点蚀效果也减弱。但是，经24小时的浸泡，镧盐或铈盐最佳复配缓蚀剂的添加对均匀腐蚀仍有较强的抑制作用。
　　(3)随着浸泡时间的延长，溶液中加有镧盐或铈盐最佳复配缓蚀剂都使铝合金表面膜层保护效果良好且逐渐加强，而铝合金表面膜层孔隙处破坏较大，存在缺陷，形成点蚀，最终主要是由于点蚀的发生导致均匀腐蚀抑制效果减弱。
　　(4)稀土盐与SDBS复配缓蚀剂的添加抑制了均匀腐蚀，减缓了点蚀。浸泡初期，DBS通过静电吸附在基体表面成膜，并促使铝合金表面生成结合能更高的Al(OH)3而导致铝合金的钝化，同时基体表面沉积稀土氧化物/氢氧化物，最后形成的保护膜对基体提供良好的保护作用。但是随着浸泡时间的延长，DBS-会发生脱附导致溶液逐渐渗透到基体表面。在S相处，由于Al2CuMg颗粒与其周边的铝合金基体存在明显的电偶效应，导致与S相相邻的铝合金发生优先溶解，S相中的Al、Mg也优先溶解，形成围绕残留富铜相的腐蚀小孔，同时也进一步破坏了小孔附近的缓蚀膜层。由于表面大量腐蚀小孔的产生，基体表面重新呈现活化腐蚀行为。不过，由于缓蚀膜的存在，特别是溶液中的含硫物质DBS-和稀土有机化合物(La(DBS)3Ce(DBS)3)可能优先沉积在S相上，仍然对点蚀的发生和生长起到了一定的抑制作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 铝合金概述

1．2 铝合金的腐蚀

1．3 常用的腐蚀控制方法

1．3．1 改善材料性能

1．3．2 添加缓蚀剂

1．3．3 涂覆防腐蚀涂层

1．3．4 电化学保护

1．4 缓蚀剂在铝合金中的使用研究

1．4．1 缓蚀剂作用机理

1．4．2 有机缓蚀剂

1．4．3 无机缓蚀剂

1．4．4 稀土元素缓蚀剂

1．4．5 稀土与有机缓蚀剂复配

1．5 常用的腐蚀研究手段

1．5．1 重量法

1．5．2 动电位极化法

1．5．3 电化学阻抗谱法(EIS)

1．5．4 电化学噪声(EN)

1．5．5 傅里叶变换红外光谱法(FTIR)

1．5．6 X射线光电子能谱法(XPS)

1．5．7 原子力显微镜(AFM)

1．5．8 其他研究手段

1．6 本论文的意义和主要研究内容

第二章 实验材料和实验溶液体系

2．1 实验材料和实验溶液体系

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验溶液体系

2．2 实验试样的制备

2．3 实验测试分析方法

2．3．1 溶液pH测量

2．3．2 动电位极化测试

2．3．3 电化学交流阻抗测试(EIS)

2．3．4 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)

2．3．5 X射线光电子能谱法(XPS)

2．3．6 扫描电子显微镜和能谱分析(SEM-EDS)

2．4 实验数据处理

2．4．1 点蚀电位Eb的确定

2．4．2 自腐蚀电位Ecorr和自腐蚀电流密度icorr的确定

2．4．3 缓蚀率η的计算

第三章 氯化镧和十二烷基苯磺酸钠复配缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的影响

3．1 确定添加缓蚀剂后0．01 mol·L-1 NaCl溶液的最终pH值为10

3．2 添加不同浓度的缓蚀剂对铝合金动电位极化曲线的影响

3．2．1 SDBS的浓度变化对动电位极化曲线的影响

3．2．2 LaCl3的浓度变化对动电位极化曲线的影响

3．3 缓蚀剂对动电位极化曲线中电化学参数的影响

3．3．1 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电流密度icorr及缓蚀率η的影响

3．3．2 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电位Ecorr和点蚀电位Eb的影响

3．4 开路电位(OCP)测试

3．5 浸泡时间对铝合金动电位极化曲线的影响

3．6 电化学交流阻抗法研究镧盐最佳复配缓蚀剂对铝合金的影响

3．7 本章结论

第四章 氯化镧和十二烷基苯磺酸钠复配缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的缓蚀作用机理研究

4．1 添加镧盐最佳复配缓蚀剂后铝合金基体表面腐蚀产物红外谱图

4．2 XPS测试

4．3 扫描电镜观察和能谱分析

4．4 本章结论

第五章 氯化铈和十二烷基苯磺酸钠复配缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的影响及缓蚀作用机理的研究

5．1 确定添加缓蚀剂后0．01 mol·L-1 NaCl溶液的pH值为10

5．2 添加不同浓度的缓蚀剂对铝合金动电位极化曲线的影响

5．2．1 SDBS浓度的变化对动电位极化曲线的影响

5．2．2 CeCl3浓度的变化对动电位极化曲线的影响

5．3 缓蚀剂对动电位极化曲线中电化学参数的影响

5．3．1 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电流icorr及缓蚀率η的影响

5．3．2 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电位Ecorr和点蚀电位Eb的影响

5．4 开路电位(OCP)测试

5．5 浸泡时间对铝合金动电位极化曲线的影响

5．6 电化学交流阻抗法研究铈盐最佳复配缓蚀剂对铝合金的影响

5．7 添加铈盐最佳复配缓蚀剂后铝合金基体表面腐蚀产物红外谱图

5．8 XPS测试

5．9 扫描电镜观察和能谱分析

5．10 本章结论

第六章 总结论

参考文献

致谢

研究成果和发表的学术论文

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