CN101736339B - 一种镁合金缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料防腐蚀技术领域，具体涉及一种镁合金缓蚀剂及其制备方法。本发明的镁合金缓蚀剂是以按一定重量比例混合的黄桷树叶、桂花树叶、柳树叶三种树叶的混合物为原料，经清洗、捣碎、水煮、抽滤、干燥等步骤而制得。本发明的镁合金缓蚀剂具有制备方法简便、绿色环保，原料来源丰富、变废为宝，产品用量少、缓蚀效率高、成本低的优点，可广泛用于抑制镁合金的腐蚀，具有良好的应用前景。

Description

一种镁合金缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料防腐蚀技术领域，具体涉及一种镁合金缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

镁合金被誉为“21世纪绿色工程材料”，在汽车、机械、航空航天等多个领域具有广阔的应用前景。但镁合金的耐蚀性能很差，在潮湿大气或酸性、中性、弱碱性溶液中都容易发生腐蚀，这在很大程度上限制了其发挥性能优势。因此，迫切需要发展相关防腐蚀技术提高其耐蚀性能、促进其应用。

缓蚀剂技术可以防止或减缓金属的腐蚀，是应用最广泛的金属防腐蚀技术之一。目前广泛应用的镁合金缓蚀剂有无机缓蚀剂和有机缓蚀剂，例如铬酸盐、氟化物、草酸、乳糖脂胺等。这些缓蚀剂主要通过化学合成法制得，制备原料昂贵、合成工艺复杂、成本高，并且通常缓蚀效率不高，一些缓蚀剂还为剧毒物质、对人体和环境污染严重。因此，开发价廉易得、高效、绿色环保的新型镁合金缓蚀剂非常必要和迫切。

发明内容

针对现有镁合金缓蚀剂原料昂贵、合成工艺复杂、缓蚀效率低、环境污染严重等不足，本发明的目的是提供一种原料来源充足、成本低、生产简便、缓蚀效率高、无毒无害的镁合金缓蚀剂，及该镁合金缓蚀剂的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种镁合金缓蚀剂的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

①清洗：按黄桷树叶8％～17％；桂花树叶51％～69％；柳树叶21％～34％重量配比分别取黄桷树叶、桂花树叶和柳树叶，采用纯水进行超声清洗，清洗温度为31～37℃，时间为7～13分钟；

②捣碎：清洗过后的混合树叶原料进行风干捣碎，制得混合树叶碎料；

③水煮：采用微波加热，加水量与固体原料的重量比为9～12∶1，加热温度为88～96℃，加热时间为190～320分钟；

④抽滤和干燥：在步骤③制备的混合液中超声分散表面活性剂，所述表面活性剂是油酰氧基乙磺酸钠或N-油酰基N-甲基牛磺酸钠，表面活性剂加入量为混合液重量的0.08％～0.17％；然后进行真空抽滤分离，得到滤液和滤渣；将滤液在44～58℃下真空干燥270～310分钟，干燥后粉碎，即得镁合金缓蚀剂产品。

一种由上述方法制备的镁合金缓蚀剂。

相对于现有技术，本发明具有下述优点：

1、本发明的镁合金缓蚀剂由按特定重量配比混合的黄桷树叶、桂花树叶和柳树叶三种树叶的提取物作为有效成分，以其含有的酚、醇、酯、烯、醛、黄酮类化合物以及氨基酸等多种物质在镁合金表面形成紧密的吸附层，有效阻止腐蚀介质与镁合金的接触，从而起到良好的缓蚀作用，因此具有用量少、缓蚀效率高的特点，可广泛用于防止镁合金的腐蚀。

2、本发明的镁合金缓蚀剂以黄桷树叶、桂花树叶和柳树叶三种树叶为原料，原料来源充足、无毒无害，且变废为宝。

3、本发明的镁合金缓蚀剂制备方法具有工艺简单、操作方便、生产成本低、绿色环保等特点。

附图说明

图1是本发明镁合金缓蚀剂制备方法的工艺流程图。

图2是实施例1中AZ61镁合金电极在3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱，图中，曲线1为不含本发明镁合金缓蚀剂的电化学阻抗谱线，曲线2为含本发明镁合金缓蚀剂的电化学阻抗谱线。

图3是实施例2中AZ31镁合金电极在3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱，图中，曲线1为不含本发明镁合金缓蚀剂的电化学阻抗谱线，曲线2为含本发明镁合金缓蚀剂的电化学阻抗谱线。

图4是解析阻抗谱所用等效电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

(1)镁合金缓蚀剂的制备：

其制备方法的工艺流程参见图1，具体如下：

将新鲜黄桷树叶(重量分数16％)、桂花树叶(重量分数53％)和柳树叶(重量分数31％)的混合物800g倒入装有约8L纯水的超声清洗机中清洗去污，清洗温度为35℃，时间为11分钟；然后在风干捣碎机上风干捣碎处理43分钟；再将其装入微波加热专用容器中，向容器中添加约9L纯水，进行微波加热水煮，控制温度为90℃，时间为270分钟；在水煮后的混合液中超声分散N-油酰基N-甲基牛磺酸钠，N-油酰基N-甲基牛磺酸钠加入量为混合液重量的0.16％；然后，进行真空抽滤分离；将滤液置于干燥箱中，于56℃下真空干燥300分钟，干燥后粉碎即得缓蚀剂产品。

②镁合金缓蚀剂对AZ61镁合金的缓蚀效果评价

(A)实验过程具体如下：

AZ61镁合金工作电极的前处理：以圆柱形AZ61镁合金试样为工作电极，工作面积1.0cm²，非工作面用环氧树脂封装；实验前电极表面依次经100^#、300^#、600^#、1000^#、1400^#水砂纸逐级打磨、整平，然后在丙酮中超声清洗3min，经去离子水冲洗、冷风吹干备用。

实验溶液的配制：实验溶液有2种，一种为由氯化钠(分析纯)和纯水配成的3.5％(重量分数)NaCl溶液，另一种则为添加①所述镁合金缓蚀剂0.86g/L的3.5％(重量分数)NaCl溶液。

实验方法及仪器：实验方法为电化学阻抗谱方法，所用仪器为CHI760电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)；采用三电极体系，AZ61镁合金为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，大片铂电极为对电极，电解液分别为上述2种实验溶液，阻抗测试前AZ61镁合金工作电极预先在实验溶液中稳定1h，测试在开路电位下进行，频率范围为10^-2-10⁵Hz，激励信号幅值为±5mV。实验温度30℃。

(B)实验结果：

电化学阻抗谱是研究金属腐蚀及缓蚀剂缓蚀作用的一种重要方法，利用体系的等效电路解析电化学阻抗谱可得到不含及含缓蚀剂情况下的转移电阻R_t，进而利用下式可计算缓蚀效率η：

$\mathrm{\η}=\frac{R_t-R_t^0}{R_t}\×100\%$

式中R_t ⁰、R_t分别代表不含及含缓蚀剂情况下体系的转移电阻。

图2示出AZ61镁合金电极在不含及含本发明镁合金缓蚀剂的3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱(谱线1为不含缓蚀剂的情况，谱线2为含0.86g/L本发明镁合金缓蚀剂的情况)。阻抗谱由高频区容抗弧和低频区感抗弧/容抗弧组成，其中高频区容抗弧反映转移电阻R_t和电极界面电容C_d组成的阻容弛豫过程。应用图4所示等效电路(图中R_s代表溶液欧姆降)解析高频区容抗弧可以得到转移电阻R_t，进而可计算缓蚀效率η。解析结果列于表1中。

表1

从表1可知，仅仅添加0.86g/L本发明镁合金缓蚀剂就可使AZ61镁合金在3.5％NaCl溶液中的转移电阻R_t显著增大，缓蚀效率η达到86.4％。

实施例2：

①镁合金缓蚀剂的制备：

其制备方法的工艺流程参见图1，具体如下：

将新鲜黄桷树叶(重量分数11％)、桂花树叶(重量分数67％)、柳树叶(重量分数22％)的混合物500g倒入装有约5L纯水的超声清洗机中清洗去污，清洗温度为32℃，时间为10分钟；然后在风干捣碎机上风干捣碎处理40分钟；再将其装入微波加热专用容器中，向容器中添加约5.5L纯水，进行微波加热水煮，控制温度为92℃，时间为210分钟；在水煮后的混合液中超声分散油酰氧基乙磺酸钠，油酰氧基乙磺酸钠加入量为混合液重量的0.12％；然后，进行真空抽滤分离；将滤液置于干燥箱中，于52℃下真空干燥290分钟，干燥后粉碎即得缓蚀剂产品。

②镁合金缓蚀剂对AZ31镁合金的缓蚀效果评价

(A)实验过程具体如下：

AZ31镁合金工作电极的前处理：同实施例1中AZ61镁合金工作电极的前处理过程。

实验溶液的配制：实验溶液有2种，一种为由氯化钠(分析纯)和纯水配成的3.5％(重量分数)NaCl溶液，另一种则为添加①所述镁合金缓蚀剂1.62g/L的3.5％(重量分数)NaCl溶液。

实验方法及仪器：除工作电极为AZ31镁合金电极，其他同实施例1。

(B)实验结果：

图3示出AZ31镁合金电极在不含及含本发明镁合金缓蚀剂的3.5％NaCl溶液中的电化学阻抗谱(谱线1为不含缓蚀剂的情况，谱线2为含1.62g/L本发明镁合金缓蚀剂的情况)。表2列出了应用图4所示等效电路解析图3阻抗谱高频区容抗弧所得转移电阻R_t以及由此计算出的缓蚀效率η，计算公式同实施例1。

表2

从表2可知，仅仅添加1.62g/L本发明镁合金缓蚀剂就可使AZ31镁合金在3.5％NaCl溶液中的转移电阻R_t显著增大，缓蚀效率η达到96.2％。

本发明的镁合金缓蚀剂，其原料的重量配比不限于上述实施例，还可为表3所列：

表3

	配方1	配方2	配方3	配方4
					黄桷树叶	8	13	10	17
桂花树叶	65	53	69	51
					柳树叶	27	34	21	32

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，其他依据本发明技术方案进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种镁合金缓蚀剂的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

①清洗：按黄桷树叶8％～17％；桂花树叶51％～69％；柳树叶21％～34％重量配比分别取黄桷树叶、桂花树叶和柳树叶，采用纯水进行超声清洗，清洗温度为31～37℃，时间为7～13分钟；

②捣碎：清洗过后的混合树叶原料进行风干捣碎，制得混合树叶碎料；

③水煮：采用微波加热，加水量与固体原料的重量比为9～12∶1，加热温度为88～96℃，加热时间为190～320分钟；

④抽滤和干燥：在步骤③制备的混合液中超声分散表面活性剂，所述表面活性剂是油酰氧基乙磺酸钠或N-油酰基N-甲基牛磺酸钠，表面活性剂加入量为混合液重量的0.08％～0.17％；然后进行真空抽滤分离，得到滤液和滤渣；将滤液在44～58℃下真空干燥270～310分钟，干燥后粉碎，即得镁合金缓蚀剂产品。

2.一种由权利要求1所述方法制备的镁合金缓蚀剂。

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