五、六元瓜环对金属铁酸洗缓蚀性能影响初探

伍昌维，马培华

(1.贵州省产品质量检验检测院，贵州 贵阳 550016；2.贵州大学 化学与化工学院，贵州 贵阳 550025)

金属作为最重要的工程材料在全世界广泛应用具有悠久的历史，然而金属的腐蚀也随之成为一个全球性的问题。据有关资料[1]，世界各国每年因腐蚀带来的经济损失约占其国民经济总产值(GDP)的3%～5%。且随着工业的发展，损失亦呈增加趋势。金属的防腐措施，笼统地说，就是用涂料和其他保护层让金属与各种腐蚀介质隔离开来，这种隔离越充分，保持越长久，防腐效果就越好。材料科学工作者已研究出各种各样防腐的方法，其中最重要的一种方法是使用金属缓蚀剂，目前在各种防腐方法中占据着重要的地位。缓蚀剂在金属防腐蚀的使用中，由于其用量小、价格低、来源广、效果好和通用性强等优点，使其的应用作为这些方法受到了重点关注。

缓蚀剂种类繁多，类型也是多种，对于类型不同其作用机理也不同。同时，缓蚀剂的缓蚀性能(效率)与缓蚀剂所处的环境(温度、介质的pH值和阴离子的性质)、金属表面的本质特点、缓蚀剂本身的结构和性质，包括缓蚀剂的缓蚀基团及其数目，分子的大小、吸附的方式、与金属结合的形式、覆盖在金属表面的范围金属与缓蚀剂的界面的电压等因素有关[2]。缓蚀剂是以适当浓度和形式存在于环境(介质)中，可以防止或减缓腐蚀的一种化学物质或几种化学物质的混合物。20世纪30年代以前缓蚀剂的品种只有百余种，到80年代中期仅酸性介质缓蚀剂就超过5000种[2]，这种发展速度是其他化学助剂、添加剂无法比拟的。当前，世界各国相关的科技界、企业界对它的开发和应用前景极为关注。因此，回顾缓蚀剂的发展历程，展望未来很有必要。

1 实验部分

1.1 实验原理

在一定浓度的酸性溶液中，将不同大小的瓜环盐酸盐及一定的添加剂作为缓释剂在金属试件(50 mm×25 mm×0.04 mm)表面作用后，在进行静态失重实验。缓蚀率计算采用如下公式：

η=(△M0-△M1)/△M0×100%

其中：η是缓蚀剂的缓蚀率，△M0是试件在某种盐酸空白腐蚀液中腐蚀一定时间后的重量损失，△M1是试件在加入缓蚀剂的盐酸腐蚀液中腐蚀一定时间后的重量损失做出缓蚀率曲线。寻找出最佳的缓蚀效果。本文主要是对铁、铝金属进行缓蚀率的测定。

1.2 实验仪器

主要仪器：容量瓶(100 mL)若干；移液管(10 mL)三支；电热恒温水浴锅一台，北京长源实验设备厂；电热鼓风干燥箱一台，重庆试验设备厂制造；电子天平一台，北京赛多利斯天平有限公司；超声波清洗仪一台，上海科导超声仪器有限公司。

试剂：Fe、Al各100 g(99.9%)、(五、六、七、八)元瓜环盐酸盐若干克、浓盐酸(35%～37%、1.19 g/mL)、聚乙二醇、曲拉通、蒸馏水。

1.3 实验步骤

2 试验结果与讨论

2.1 瓜环盐酸盐对Fe的缓蚀效果评价

2.1.1 五元瓜环盐酸盐的缓蚀性能

在30℃，作用时间4 h，0.4 mol/L盐酸腐蚀介质中对不同含量的五元瓜环盐酸盐进行的缓蚀性能的测定。由图1表明随着缓蚀剂浓度增大，缓蚀率增大，在缓蚀剂浓度为0.5 g/L左右时呈现平缓上升状态。由图2可知盐酸浓度增大，缓蚀率增大，在浓度为0.4～0.7 mol/L时呈现平稳状态。由上总结可知，当盐酸浓度为0.4 mol/L和缓蚀剂浓度为0.5 mol/L时，五元瓜环盐酸盐的缓蚀率达到63%。

图1 缓蚀剂在相同浓度盐酸中的变化趋势

图2 缓蚀剂在不同浓度盐酸中的变化趋势

图3 缓蚀剂在不同浓度盐酸中的变化趋势

由图3得，五元瓜环盐酸盐在最佳浓度和聚乙二醇在最佳浓度复配后的缓蚀率比单独使用五元瓜环盐酸盐时的缓蚀率有一定的提高，提高到进80%。

2.1.2 六元瓜环盐酸盐的缓蚀性能

图4 缓蚀剂在相同盐酸中的变化趋势

在30℃，4 h，0.4 mol/L盐酸腐蚀介质中对不同含量的六元瓜环盐酸盐进行的缓蚀性能的测定。由图4得，在缓蚀剂浓度为0.5 g/L以后，缓蚀率呈现平缓上升状态。在图5中，当盐酸浓度为0.4～0.6 mol/L时，缓蚀率逐渐上升。由上总结可知，当盐酸浓度为0.4 mol/L和缓蚀剂浓度为0.5 mol/L时，六元瓜环的缓蚀率达到67%。由图6得，六元瓜环盐酸盐在最佳浓度和聚乙二醇复配后的缓蚀率比单独使用六元瓜环盐酸盐时的缓蚀率有一定的提高。

图5 缓蚀剂在不同浓度盐酸中的变化趋势

图6 缓蚀剂在不同浓度盐酸中的变化趋势

3 试验结论及研究改进方向

(1)采用静态失重法对不同瓜环盐酸盐的缓蚀性能进行评价。以五、六元瓜环盐酸盐为缓蚀剂，通过正交实验找到瓜环盐酸盐对金属缓蚀效果的最佳值。结果表明，五、六元瓜环盐酸盐在0.4 mol/L盐酸溶液中对Fe具有一定的缓蚀效果。当五、六元瓜环盐酸盐的添加量均为0.5 g/L时，缓蚀率分别为63%、67%，且缓蚀率随着缓蚀剂浓度的增大而提高。

(2)研究改进方向：本实验只是在固定的温度条件下进行寻找缓蚀剂的最佳浓度。由于寻找缓蚀剂的最佳浓度时，考察的因素较单一，所以本实验存在一定的局限性。缓蚀剂的缓蚀性能与缓蚀剂所处的环境(温度、介质的pH值和阴离子的性质)、金属表面的本质特点、缓蚀剂本身的结构和性质，包括缓蚀剂的缓蚀基团及其数目，分子的大小、吸附的方式、与金属结合的形式、覆盖在金属表面的范围金属与缓蚀剂的界面的电压等因素有关，如果从以上有关因素进行多方面的探索，比如：在不同温度、酸性介质和金属等进行对比，这样寻找缓蚀剂的最佳浓度才更精确。

在工艺生产中，由于单组分缓蚀剂在实际应用中存在局限性，因此需要寻找出一种复合缓蚀剂，能够抵制工作介质中的杂质、温度等因素的影响。通过正交实验方法寻找出一种缓蚀效果良好的复合缓蚀剂，是一种比较好、常用的方法。