發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 08:39

　　 金屬腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)和人身財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大損失,金屬材料的防腐問題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。氣相緩蝕是一種現(xiàn)代絕佳的防腐手段,可以有效地延緩金屬的銹蝕速率,氣相緩蝕離子易于揮發(fā)到達(dá)金屬表面,形成穩(wěn)定的鈍化膜,具有極佳的防銹效果。然而現(xiàn)有的氣相緩蝕劑揮發(fā)性大,揮發(fā)出的氣體氣味大、有毒性,且緩蝕效率基本低于90%,緩蝕效率有待提高。針對(duì)上述實(shí)際問題,為了制備一種高效、持久的綠色環(huán)保型氣相緩蝕薄膜,本文以無毒或低毒的鎢酸鈉(ST)、檸檬酸鈉(SC)、已二胺四叉甲基膦酸(HDTMP)和硫酸鋅(ZS)為基礎(chǔ)材料,以應(yīng)用廣泛的Q235鋼為金屬基體,通過四元復(fù)配制備一種防腐性和應(yīng)用性良好的四元?dú)庀嗑徫g劑配方,然后通過涂覆的方式,制備出了氣相防銹膜,防銹效果高于部分市售的防銹產(chǎn)品。電化學(xué)測(cè)試和交流阻抗測(cè)試結(jié)果表明,當(dāng)ST、SC、HTDMP和ZS的質(zhì)量濃度分別為24、32、0.3和2g/L時(shí),由于各單組分氣相緩蝕劑之間的協(xié)同作用,2#四元?dú)庀嗑徫g劑的緩蝕效果最佳,阻抗譜半徑大,極化電阻(Rp)數(shù)值也相對(duì)較大,緩蝕率為98.9%;隨著溫度的升高,該四元?dú)庀嗑徫g劑的緩蝕率呈緩慢下降趨勢(shì),阻抗譜半徑變小,RP數(shù)值也在變小,但緩蝕率仍高于96.4%;當(dāng)腐蝕介質(zhì)PH在3～11之間變化時(shí),緩蝕劑的緩蝕率均高于90%,與在堿性環(huán)境下相比,在酸性環(huán)境下的緩蝕效果更好,阻抗譜半徑更大。用篩選的2#四元?dú)庀嗑徫g劑制備了氣相防銹薄膜和防銹紙,通過對(duì)Q235鋼、45#鋼進(jìn)行濕熱實(shí)驗(yàn)和暴曬實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果顯示其防銹能力均高于部分市售氣相防銹產(chǎn)品。用拉曼光譜、掃描電鏡與EDS能譜對(duì)Q235鋼、45#鋼表面的腐蝕產(chǎn)物、緩蝕劑離子與金屬表面生成的絡(luò)合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,探討了該防銹材料的防銹機(jī)理。為研究新型綠色環(huán)保的氣相防銹材料具有很好的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

從κ保??醒踉?擁牟斡耄???崾固幾直?層膜越來越保如果抑制氧氣的參與量，氧原子的參與量會(huì)大大減少，會(huì)減弱還原反應(yīng)速度，就可以抑制整個(gè)腐蝕速率進(jìn)程了。在濕熱的環(huán)境下，碳鋼表面會(huì)形成一層液膜，空氣中的氧氣也易到達(dá)液膜表面，發(fā)生金屬的吸氧腐蝕。此過程會(huì)導(dǎo)致碳鋼逐漸溶解，毀壞掉碳鋼表面，通過電子的陰陽極轉(zhuǎn)移變換，從而達(dá)到碳鋼腐蝕過程的循環(huán)流通[16,17]。這一過程包括一系列步驟：（1）O2透過氣/液膜層；（2）O2通過電解液的帶動(dòng)，慢慢到達(dá)金屬上部；（3）O2隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，慢慢到達(dá)陰極區(qū)表面；圖1-1碳鋼表面腐蝕原理圖Fig.1-1Principleofcorrosiononcarbonsteelsurface1.1.3影響碳鋼大氣腐蝕的主要因素碳鋼大氣腐蝕的程度與其所處的大氣環(huán)境有很大的聯(lián)系，其中大氣的溫度、大氣的濕度、大氣中的CO2、SO2等具有腐蝕性的氣體[18-20]，都是造成碳鋼銹蝕的主要原因。針對(duì)現(xiàn)實(shí)中的大氣環(huán)境條件，列舉了以下幾點(diǎn)重要影響因素：（1）溫度溫度是造成碳鋼大氣銹蝕的一個(gè)關(guān)鍵因素，通常情況下，溫度越高，碳鋼銹蝕的越快。然而升高溫度，也會(huì)加快碳鋼表面電解液的揮發(fā)，使其相對(duì)濕度降低，減緩了大氣腐蝕的速率[21]。杜翠薇等通過電化學(xué)極化曲線測(cè)試，得到了溫度對(duì)Q235鋼的腐蝕電流密度數(shù)值、線性極化電阻Rp以及電荷轉(zhuǎn)移電阻Rp的影響規(guī)律，與前者（腐蝕電流密度）成正比例關(guān)系，與后者成反比例關(guān)系[22]。（2）濕度在自然環(huán)境條件下，大量的水分子漂浮在空氣中，使空氣中的濕度較高，水蒸汽遇到碳鋼金屬，很容易附著在上面，形成一層電解質(zhì)液膜，這層液膜為電化學(xué)銹蝕提供了反應(yīng)空間。無論碳鋼表面液膜的厚薄程度如何，影響最大的因子就是大氣濕度，液膜具體的情況會(huì)決定碳鋼的腐蝕速度及程度[23]。通過控制空氣的濕度，抑制

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文102.4實(shí)驗(yàn)儀器此次課題研究，進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)測(cè)試，多半是防腐效果評(píng)價(jià)測(cè)試，測(cè)試周期長，實(shí)驗(yàn)過程較為復(fù)雜，主要使用的儀器和材料如表2-2所示：表2-2主要的實(shí)驗(yàn)儀器Tab.2-2Themainexperimentalinstruments實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備型號(hào)生產(chǎn)地點(diǎn)電化學(xué)工作站CS150H武漢科思特股份有限公司恒溫恒濕箱PYX-250H-A廣東科力發(fā)展有限公司烘箱YHG-9053A280北京科偉永興儀器有限公司數(shù)顯電子天平Y(jié)G020常州第一紡織設(shè)備有限公司砂紙240#800#1200#臺(tái)州市順成磨料五金有限公司冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡Quanta200FEI公司偏光顯微鏡XP-148PLTNanBei公司超聲振動(dòng)清洗儀PS-1020合肥攀升超聲波科技有限公司氣相防銹復(fù)合原紙安徽馬鋼防銹材料科技有限公司手壓式塑料封口機(jī)SG-300型上海中廣辦公設(shè)備有限公司數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-2邦西儀器科技（上海）有限公司2.5實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法2.5.1氣相快速甄別實(shí)驗(yàn)氣相甄別法就是在高溫高濕環(huán)境下，快速評(píng)價(jià)氣相緩蝕劑對(duì)金屬材料的氣相防銹能力。將選擇的每種氣相緩蝕劑粉末溶于蒸餾水中，各超聲分散20min，然后將四種氣相緩蝕劑溶液分別倒入試管中，體積不超過試管的1/3；把Q235鋼用鐵絲懸掛在試管中，上面用塞子密封，置于試管的2/3處，然后放入40℃的水浴鍋中，加熱8小時(shí)，冷卻16小時(shí)，24小時(shí)為一個(gè)周期，進(jìn)行七個(gè)周期，如圖2-1。圖2-1氣相快速甄別試驗(yàn)Fig.2-1Vaporcorrosioninhibitorrapidscreeningtest

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12②配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%氯化鈉溶液，作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)溶液。圖2-2電化學(xué)實(shí)驗(yàn)電解槽接線圖Fig.2-2ThepictureofElectrochemicalexperimentselectrodewiring詳細(xì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：實(shí)驗(yàn)電極的處理方法：取400#、800#及1200#砂紙若干，依次對(duì)Q235鋼表面打磨，直至平整光亮，然后再用去離子水和酒精，對(duì)碳鋼試樣表面進(jìn)行簡單預(yù)處理，每次實(shí)驗(yàn)前必須重復(fù)此步驟。①實(shí)驗(yàn)操作方式如下：A、鼠標(biāo)雙擊安裝在電腦桌面的CS150H型電化學(xué)工作站快捷方式；B、安裝電極時(shí)，先分別用綠色夾頭夾金屬電極（工作電極），紅色夾頭夾鉑電極（輔助電極），黃色夾頭夾甘汞電極（參比電極），然后等線連好后，將電解質(zhì)溶液倒入到電解槽內(nèi)，最后將三電極放入到電解質(zhì)溶液中；C、測(cè)定開路電位。選中菜單里面的“測(cè)試方法”，接著選擇“穩(wěn)態(tài)極化”選項(xiàng)，便可以看到“開路電位”選項(xiàng)，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存處理，隨后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；D、等開路電位穩(wěn)定后，線條上下波動(dòng)不大時(shí)，開始測(cè)試極化曲線。采用恒電位法進(jìn)行測(cè)試，選擇了里面的“Tafel”曲線，進(jìn)行了擬合測(cè)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)際效果，選用的掃描電壓范圍是-0.5V-0.5V，掃描速度設(shè)為“0.01V/s”。E、利用CS150H自帶的軟件，塔菲爾曲線自動(dòng)擬合，就可得自腐蝕電流密度，手動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。②按①操作步驟，依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在含有VCI的NaCl電解質(zhì)溶液中，測(cè)定出Q235鋼的“塔菲爾極化曲線”，并進(jìn)行曲線擬合，記錄數(shù)據(jù)結(jié)果。③將獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果，通過計(jì)算公式（2-1），就能獲得Q235鋼的緩蝕效率。2.5.5濕熱實(shí)驗(yàn)為了進(jìn)一步說明制備的防銹材料對(duì)多類型碳鋼的防腐效果，在實(shí)驗(yàn)中，不僅做了Q235鋼的試驗(yàn)，也做了45#鋼的防腐試驗(yàn)。此試驗(yàn)是在數(shù)顯恒溫水浴鍋內(nèi)進(jìn)行的，通過創(chuàng)造出高溫、高濕的環(huán)境?
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2880528