CN101363124B - 一种铜酸洗绿色环保型缓蚀剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于酸性介质中铜的绿色环保型缓蚀剂，由蛋氨酸和锌离子复配而成，其中蛋氨酸的浓度为5～14mM，锌离子的浓度为0.05～12.5mM。单一蛋氨酸在12mM效果最佳，而当12mM蛋氨酸和0.5mM锌离子混合时，缓蚀剂效果更佳。在0.5M的盐酸中加入本发明的12mM蛋氨酸和0.5mM锌离子缓蚀剂后，铜的腐蚀电流大大降低，缓蚀效率约为91.96％，本发明的缓蚀剂成本低，绿色，环保，对环境危害小，对铜具有明显的缓蚀效果。

Description

一种铜酸洗绿色环保型缓蚀剂

技术领域

本发明涉及一种在酸洗过程中防止、延缓金属腐蚀的缓蚀剂，更具体地说是涉及一种用于铜的绿色环保型缓蚀剂。

背景技术

铜具有良好的导电、导热、大强度和机械加工性能，可以焊接；而铜及其合金更具有优异的耐腐蚀和抗污损性能及其他特点。因此，长期以来，在工业、军事、民用等各个领域，铜和铜合金得到了广泛的应用和发展。但在含有氧或酸性以及一些能与铜生成络合物的化合物的水溶液中易发生腐蚀。近年来，随着水质污染程度的不断加深，铜及铜合金的腐蚀问题变得越来越严重。

在腐蚀介质中添加缓蚀剂是有效的防腐方法之一，苯并三唑及其衍生物是工业上防止铜和铜合金腐蚀的一种高效缓蚀剂，但是在酸性介质中它们的缓蚀效果急剧下降。同时，苯并三唑等杂环化合物的毒性较大，在使用过程往往造成对环境的不良影响。随着人类环保意识的增强，缓蚀效率高而对环境无污染的绿色缓蚀剂越来越被人们所重视。氨基酸类缓蚀剂具有无毒、易生物降解的特点，已成为绿色缓蚀剂研究开发的一个重要方面，并且氨基酸是两性电解质，其分子中同时含有胺基和羧酸根，氨基酸特殊的分子结构更引起人们的注意，因此近年来人们开始考察这类物质对金属的缓蚀作用。两种或两种以上的缓蚀剂复配使用时，和原来单独使用相比得到显著的加强的现象，称为缓蚀剂的协同效应(Eynergistic effect)。

目前氨基酸类有机物作为缓蚀剂的研究也有一些报道。但是蛋氨酸和硫酸锌复配对铜的缓蚀作用还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种在酸洗过程中防止、延缓铜金属腐蚀的缓蚀剂。

本发明所要解决的技术方案：

一种适用与酸性环境中铜的缓蚀剂由蛋氨酸与硫酸锌混合而成，其中蛋氨酸的浓度为0～14mM，硫酸锌的浓度为0～12.5mM。

当蛋氨酸为12mM和硫酸锌为0.5mM时缓蚀剂效果最佳。

发明的有益效果：

本发明的缓蚀剂由蛋氨酸和硫酸锌复配而成，两种缓蚀剂组分复配使用后的效果优于其中任何一种缓蚀剂单一使用的效果。

电化学数据表明，加入12mM蛋氨酸和0.5mM硫酸锌缓蚀剂后铜的腐蚀电流大大降低，从51.87μA·cm^-2降到4.17μA·cm^-2，缓蚀效率约为91.96％。尤其是对0.5M HCl溶液中的铜本发明缓蚀剂的缓蚀效果最明显。

附图说明

图1，是铜电极浸在未加和添加不同浓度缓蚀剂蛋氨酸的0.5MHCl溶液中的交流阻抗图(Nyquist图)：

图2，是铜电极浸在未加和添加不同浓度缓蚀剂蛋氨酸的0.5MHCl溶液中的极化曲线图；

图3，是铜电极浸泡在含单一硫酸锌、单一蛋氨酸(12mM)及复配缓蚀剂的0.5M HCl溶液中2h后的交流阻抗图(Nyquist图)

图4，是铜电极浸泡在含单一硫酸锌、单一蛋氨酸(12mM)及复配缓蚀剂的0.5M HCl溶液中2h后的极化曲线图。

具体实施方式

通过实施例对本发明进一步解释，但并不限制本发明。

实施例1

配制溶液

将蛋氨酸、硫酸锌分别按表1配成3组不同浓度。

其中蛋氨酸(分析纯)：分子式为C₅H₁₁O₂S，白色或淡黄色结晶，能溶于水，无毒；

硫酸锌(分析纯)：分子式ZnSO₄，白色晶体，易溶于水。

表1.3组不同浓度的缓蚀剂

铜电极的制备

工作电极纯铜用环氧树脂封装，暴露面积为0.4cm²，用金相砂纸(1#，#3#，6#)逐级打磨，然后用无水乙醇进行除油，最后用去离子水冲洗干净后放入电解池(即0.5M HCl及含有不同浓度本发明的缓蚀剂溶液)。

实验测试

测试仪器：交流阻抗和极化曲线的测定仪器为PAPCM283恒电位仪，PARC1025频谱分析仪，配套软件为PARCM398，PARCM352，交流阻抗的测量频率范围10⁵～0.02Hz，交流激励信号峰值为5mV。极化曲线扫描范围为-100～+100mV，扫描速度为1mV/s。实验中采用经典的三电极体系，工作电极为铜电极，辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极。

交流阻抗和极化曲线的测量均是在铜电极浸入表1中所列的各种浓度缓蚀剂0.5M HCl溶液中浸泡2h后在开路电位下进行的。其所得的结果见图1、图2、图3、图4、及表2、表3。

其中，图1为铜电极在含有不同浓度的蛋氨酸0.5M HCl溶液中浸泡2h小时后的交流阻抗图。从图1中可以看出单一蛋氨酸对铜具有一定的缓蚀性能，当蛋氨酸溶度逐渐增大时，缓蚀效率越大。当达到最佳的浓度之后，浓度继续加大，缓蚀效果反而下降。其中蛋氨酸浓度在12mM时效果最佳。

图2是铜电极浸在含有不同浓度的蛋氨酸的0.5M HCl溶液中的极化曲线图，表2列出了图2得出的腐蚀电位、腐蚀电流密度和缓蚀率。由表2可以看出加入蛋氨酸缓蚀剂后，腐蚀电位负移，并且随着蛋氨酸浓度的增加，腐蚀电流密度越来越小，缓蚀效率越高。但当浓度达到12mM时，缓蚀效率最佳。这和交流阻抗具有一致性。

表2.不同浓度的蛋氨酸在0.5M HCl溶液中铜电极的腐蚀电位和腐蚀电流密度

图3是铜电极浸泡在含单一硫酸锌、单一蛋氨酸(12mM)及复配缓蚀剂的0.5M HCl溶液中2h后的交流阻抗图。由图3可以看出少量的硫酸锌加入大大提高了蛋氨酸对铜电极的缓蚀作用，这说明硫酸锌和蛋氨酸具有很好的缓蚀协同作用。但是单独加入硫酸锌缓蚀率并不如硫酸锌和蛋氨酸复配后缓蚀率好。12mM蛋氨酸和0.5mM硫酸锌复配后缓蚀率最好可高达到91.96％。这是由于蛋氨酸和硫酸锌形成一层比单一蛋氨酸更厚的膜覆盖在铜电极表面。

图4是铜电极浸泡在含单一硫酸锌、单一蛋氨酸(12mM)及复配缓蚀剂的0.5M HCl溶液中2h后的极化曲线图，表3列出了由图4得出的腐蚀电位、腐蚀电流密度和缓蚀率。从表3可知0.5M HCl溶液空白时铜电极的腐蚀电流为51.87μA·cm^-2，单独加入12.5mM硫酸锌后腐蚀电流降低为4.17μA·cm^-2，缓蚀效率为55.99％，单独加入12mM蛋氨酸后腐蚀电流降低为8.22μA·cm^-2，缓蚀效率为84.15％，而加入12mM蛋氨酸和0.5mM硫酸锌后腐蚀电流降低为4.17μA·cm^-2，缓蚀效率为91.96％，说明蛋氨酸和硫酸锌复配对0.5MHCl溶液的铜具有明显的缓蚀效果。这个结果与交流阻抗法得出的结论一致。

表3.不同的缓蚀剂在0.5M HCl溶液中铜电极的腐蚀电位和腐蚀电流

Claims (2)

1.一种用于酸性介质中铜的缓蚀剂，其特征在于由蛋氨酸和锌离子组成，其中蛋氨酸的浓度为12mM，锌离子的浓度为0.5mM。

2.如权利要求1所述的用于酸性介质中铜的缓蚀剂，其特征在于所使用的酸为盐酸，浓度为0.5M。

Images