CN102352501B

CN102352501B - 一种钢铁表面形成缓蚀膜的方法

Info

Publication number: CN102352501B
Application number: CN 201110300911
Authority: CN
Inventors: 霍胜娟; 方建慧; 褚晨盛
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-10-09
Filing date: 2011-10-09
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-10-09
Also published as: CN102352501A

Abstract

本发明涉及一种钢铁表面形成缓蚀膜的方法，该方法是：将钢铁片先经1^#~6^#号金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水洗净，丙酮除油，去离子水洗净，稀硫酸除氧化膜，去离子水洗净，备用；浓度为0.005mol/L~0.02mol/L的重氮盐溶液和浓度为0.01~0.1mol/L稀硫酸溶液混合组成自组装溶液；将钢铁片浸泡在混合自组装溶液中，浸泡温度为室温，组装时间为1~3h；在混合溶液中给电极一个阴极极化（电势范围为-0.5~-1.5V），时间为200~400s。本发明的有益效果：本发明在钢铁电极表面形成缓蚀膜的方法过程简单、操作简便、缓蚀效果优异。电化学数据表明，本发明制备的缓蚀剂膜在0.1mol/LHCl、0.05mol/LH₂SO₄和5%NaCl腐蚀介质的缓蚀效率都在90%以上。

Description

一种钢铁表面形成缓蚀膜的方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁表面的缓蚀膜及其制备方法，属于钢铁腐蚀与防护技术领域。

背景技术

自组装膜（SAMs）是构膜分子通过分子间及其与基底间的化学作用而自发形成的一种热力学稳定、排列规则的分子膜。将有机分子在金属表面形成致密、有序的自组装膜，可以阻止腐蚀介质对金属基底的腐蚀。钢铁在国民经济的各个领域都有着非常重要的应用，是最重要的材料之一，而每年因腐蚀造成的损失达产量的20%左右，因此对钢铁腐蚀和防护的研究是非常必要的。到目前为止对于钢铁材料表面的自组装缓蚀膜主要通过浸泡吸附制备，在强度、致密度、组装时间及缓释效率方面都有一定不足，同时传统咪唑类成膜缓蚀剂分子都有一定毒性。开发快速高效又环境友好的缓蚀剂具有重要意义。将重氮盐通过自组装并辅以电化学极化的方法来形成缓蚀膜的方式在阻止钢铁腐蚀的表面处理方法在国内外还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将重氮盐通过自组装并辅以电化学极化的方法来形成缓蚀膜的方法。本发明缓蚀效果优异，环境友好，并能拓展到其他金属（如铁钴镍）及合金，在铜及其合金上也有优异效果。

本发明的上述目的是通过如下技术方案和措施来达到的:

A. 将钢铁片先经1^# ~ 6^#号金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水洗净，丙酮除油，去离子水洗净，稀硫酸除氧化膜，去离子水洗净，备用；

B. 浓度为0.005 mol/L ~ 0.02 mol/L 的重氮盐溶液和浓度为0.01 ~ 0.1 mol/L 稀硫酸溶液混合组成自组装溶液；

C. 将钢铁片浸泡在混合自组装溶液中，浸泡温度为室温，组装时间为1~3 h；

D. 在混合溶液中给电极一个阴极极化(电势范围为-0.5 ~ -1.5 V)，时间为200~400 s。

本发明的有益效果

本发明在钢铁电极表面形成缓蚀膜的方法过程简单、操作简便、缓蚀效果优异，并且适用于所有钢和铁材料表面。电化学数据表明，本发明制备的缓蚀膜在0.1 mol/L HCl、0.05 mol/L H₂SO₄和5% NaCl腐蚀介质的缓蚀效率都在90%以上。

附图说明

图1为无缓蚀剂膜(a,b,c) 和有缓蚀剂膜(a',b',c')电极在不同腐蚀体系的极化曲线。

具体实施方式

一种钢铁表面形成缓蚀膜的方法，具体包括下列步骤：1. 将钢铁片先经1^# ~ 6^#号金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水洗净，丙酮除油，去离子水洗净，稀硫酸除锈，去离子水洗净后，备用；2. 浓度为0.008 mol/L的重氮盐溶液和浓度为0.015 mol/L稀硫酸溶液组成混合自组装溶液；3. 将钢铁片浸泡在混合自组装溶液中，浸泡温度为室温，组装时间为1.5 h；4. 在混合溶液中给钢铁电极一个阴极极化（电势为-1.0 V），时间为180 s。下面结合实施例对本发明进行详细说明：

A．溶液配置

对硝基苯四氟硼酸重氮盐：C₆H₄BF₄N₃O₂，白色结晶性粉末，溶于水。腐蚀测试体系为0.1 mol/L HCl、0.05 mol/L H₂SO₄和5 % NaCl。实验中所用器皿均用去离子水洗涤，所有溶液配制均用去离子水。

B．钢铁电极

钢铁电极为钢板或铁板裁剪而成，厚度为0.6 mm。电极面积为2 cm²，进行修饰及测量前用1^# ~ 6^#金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水洗净，然后用丙酮除油，去离子水洗净，稀硫酸出氧化膜，去离子水洗净后浸入组装液。

C．实验测试

实验在三电极体系中进行，工作电极为未组装和组装重氮盐的低碳钢电极，辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极（SCE）。极化曲线的测量使用CHI660D型电化学工作站（上海辰华），扫描速率为10 mV/s，扫描范围为-0.3 ~ -0.8 V。

表1是在不同腐蚀介质中没有缓蚀膜和有缓蚀膜的钢铁电极的腐蚀电位、腐蚀电流和缓蚀效率表。图1是有缓蚀膜和无缓蚀膜的钢铁片在不同腐蚀介质中的极化曲线图（曲线a为空白电极在0.1 mol/L HCl腐蚀介质中、a'为有缓蚀膜的电极在0.1 mol/L HCl腐蚀介质中、b为空白电极在0.05 mol/L H₂SO₄腐蚀介质中、b'为有缓蚀膜的电极在0.05 mol/L H₂SO₄腐蚀介质中、c为空白电极在5% NaCl腐蚀介质中、c'为有缓蚀膜的电极在5% NaCl腐蚀介质中），于此相关的电化学数据列于表1,（其中缓蚀效率(Inhibition Efficiency) ，

，

Figure 2011103009112100002DEST_PATH_IMAGE004

和

分别表示为有和没有缓蚀膜的腐蚀电流）。

表1 在不同腐蚀介质中没有缓蚀膜和有缓蚀膜的钢铁电极的腐蚀电位、腐蚀电流和缓蚀效率表

由表1中可以明显看出不管是那种腐蚀介质，有组装缓蚀剂膜的钢铁电极的腐蚀电流均比空白钢铁电极的腐蚀电流小得多，同时有组装缓蚀膜的钢铁电极比空白电极在腐蚀电位方面均有不同程度的向低电位方向移动，说明所制备的缓蚀剂膜类型为阴极型缓蚀剂。

Claims

1.一种钢铁表面形成缓蚀膜的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

A.将钢或铁片先经1^# ~ 6^#号金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水洗净，丙酮除油，去离子水洗净，稀硫酸除氧化膜，去离子水洗净，备用；

B.浓度为0.005 mol/L ~ 0.01 mol/L 的硝基苯四氟硼酸重氮盐溶液和浓度为0.01 ~ 0.015 mol/L 稀硫酸溶液混合组成自组装溶液；

C.将钢铁片浸泡在混合自组装溶液中，浸泡温度为室温，组装时间为1~3 h；

D.在混合溶液中给电极一个阴极极化电势范围为-0.5 ~ -1.5 V，时间为200~400 s。