CN105568297A - 一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用 - Google Patents

一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂,属于金属酸洗缓蚀剂领域。缓蚀剂的成分是聚天冬氨酸与氯离子的组合。其应用是:酸洗液为浓度0.5~1mol/L的硫酸溶液,加入0.5~5g/L的聚天冬氨酸和0.001~0.005mol/L的氯离子,温度控制在20~40℃左右,加入待清洗的碳钢及其制品,浸没0.5~2h。本发明的碳钢酸洗缓蚀剂具有良好的缓蚀效果,其中聚天冬氨酸是一种水溶性高分子物质,其制备方法简单,生产条件温和,将其应用于酸洗液中,能够有效的防止碳钢及其制品在酸洗过程中不必要的损失。本发明所用到的缓蚀剂都是绿色、环保的无毒产品,且来源广泛,具有广阔的市场前景和很好的应用价值。

Description

一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用
技术领域
[0001]本发明属于金属酸洗缓蚀剂领域,具体涉及一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用。
背景技术
[0002]碳钢具有优异的强度和硬度,它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业,而且在近代的石油化学工业、海洋开发等方面,也得到大量使用。在其应用过程中,常用稀硫酸进行表面清洗,以除去表面的腐蚀产物或氧化膜,由于强酸对碳钢设备具有腐蚀作用,酸洗过程中会造成金属材料的过度消耗和腐蚀。
[0003]为了避免酸洗过程中碳钢材料的过度消耗,在酸中添加缓蚀剂可以对金属材料和设备进行防护。此种方法工艺简便、成本低廉、适用性强,能有效抑制金属在酸性介质中的腐蚀,减少酸的使用量,提高酸洗效果,延长设备使用寿命,因而广泛地应用于化工、石油、能源、交通、机电、建筑等工业部门。
[0004]早期应用的酸洗缓蚀剂,主要包括铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、有机磷等有毒的化合物,其排放可能造成水体的富营养化,后来人们开发了多种含氮、含硫有机杂环化合物,具有较高的缓蚀效率,但是大部分有机杂环化合物水溶性较差,缓蚀剂添加过程中需要有机溶剂辅助溶解,成本提高;有机杂环化合物大都具有毒副作用,不具备市场竞争力,不适应世界性的环保要求。
[0005]随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入,对缓蚀剂的开发和应用提出了新的要求,围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用即环境友好缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向。因此,研究新的绿色环保型缓蚀剂成为开发的新方向。
发明内容
[0006]本发明的发明目的在于:针对现有的缓蚀剂制备条件繁琐、毒性大,添加过程中需要有机溶剂辅助等问题,提供一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用,所用缓蚀剂制备方法简单,生产条件温和,将其应用于酸洗液中,能够有效的防止碳钢及其制品在酸洗过程中不必要的损失。本发明所用到的缓蚀剂都是绿色、环保的无毒产品,且来源广泛,具有广阔的市场前景和很好的应用价值。
[0007]为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂,所述缓蚀剂成分为聚天冬氨酸与氯离子的组合,聚天冬氨酸的质量浓度为0.5〜5g/L,氯离子的浓度为0.001〜0.005mol/L。
[0008]上述的一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂的制备方法,即将聚天冬氨酸与氯化钠或氯化钾的混合搅拌均匀即可。
[0009]上述的绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂的应用,在浓度为0.5mol/L的稀硫酸中控制聚天冬氨酸的浓度为0.5〜lg/L,优选为0.8g/L ;氯离子的浓度为0.001〜0.002mol/L,优选为
0.002mol/Lo
[0010]上述的绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂的应用,在浓度为lmol/L的稀硫酸中控制聚天冬氨酸的浓度为2〜5g/L,优选为2〜4g/L;氯离子的浓度为0.002〜0.00511101/1,优选为
0.005mol/Lo
[0011]上述的绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂的应用,温度控制在20〜40°C,加入待清洗的碳钢及其制品,浸没0.5〜2h。
[0012]下面结合说明书附图对本发明的原理进行解释:本发明涉及的缓蚀剂聚天冬氨酸是一种两性物质,在酸性溶液中表现出带正电荷,在溶液中会形成如图1中所示的PASPH+正离子,PASPH+会吸附在碳钢电化学腐蚀的阴极反应活性位点上,由于聚天冬氨酸具有大量的氨基、羟基,分子内含有具有孤对电子的氮原子、氧原子、能够有效地吸附于碳钢表面,在溶液中添加氯离子以后,氯离子能够优先吸附在带正电荷的金属表面,使碳钢带有负电荷。此时,PASPH+便以很高的覆盖率吸附在金属表面或吸附在电化学反应活性位点上,从而提高了聚天冬氨酸的缓蚀效率。
[0013]本发明有益的技术效果在于:
1.绿色环保。本发明缓蚀剂为聚天冬氨酸和氯离子的组合,聚天冬氨酸的合成工艺简单、成本低廉、无“三废”排放;聚天冬氨酸本身无毒环保,具有生物降解性和阻垢性;本发明缓蚀剂的另一种组分氯离子由氯化钠和氯化钾提供,环保无毒,价格低廉,易于批量生产。
[0014] 2.水溶性好。本发明缓蚀剂为聚天冬氨酸和氯离子的组合,两种组分水溶性很好,应用过程中无需有机溶剂溶解,一方面节约成本,另一方面不存在使用后的环境问题,对环境和生物无毒无害,符合缓蚀剂发展的趋势。
[0015] 3.持续能力强。本发明能承受酸洗条件的变化,如酸洗剂浓度、酸洗温度等在一定范围内改变,不影响缓蚀剂的缓蚀效果。
附图说明
图1是缓蚀剂作用机理图;图2是碳钢在硫酸溶液中浸泡Ih后的扫描电子显微镜图;图3是碳钢在添加缓蚀剂的硫酸溶液中浸泡Ih后的扫描电子显微镜图。
具体实施例
[0016]本发明按照GB10124-88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行失重试验。
[0017] 实施例1
酸洗液为0.5mol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入0.5g聚天冬氨酸,加入
0.0585g氯化钠,在20°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3_)浸没在酸洗液中lh。说明书附图2为碳钢在硫酸溶液中浸泡Ih后的扫描电子显微镜图片,说明书附图3为加碳钢在添加缓蚀剂的硫酸溶液中浸泡Ih后的扫描电子显微镜图片,从图3可以看出,碳钢在添加缓蚀剂的硫酸溶液中浸泡Ih后表面更平整光滑,证明缓蚀剂对碳钢起到了良好的保护效果。
[0018]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为93.4%,显示为高效缓蚀剂。
[0019] 实施例2
酸洗液为0.5mol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入2g聚天冬氨酸,加入0.117g氯化钠,在20°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0020]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为95.1 %。
[0021] 实施例3
酸洗液为0.5mol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入2g聚天冬氨酸,加入0.117g氯化钠,在30°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0022]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为94.1 %。
[0023] 实施例4
酸洗液为0.5mol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入2g聚天冬氨酸,加入0.117g氯化钠,在40°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0024]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为90.9%。
[0025] 实施例5
酸洗液为lmol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入3g聚天冬氨酸,加入0.175g氯化钠,在20°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0026]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为91.1 %。
[0027] 实施例6
酸洗液为lmol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入4g聚天冬氨酸,加入0.292g氯化钠,在20°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0028]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为96.0%。
[0029] 实施例7
酸洗液为lmol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入4g聚天冬氨酸,加入0.292g氯化钠,在30°C条件下将待碳钢(70mm \ 20mm \ 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0030]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为94.0%。
[0031 ] 实施例8
酸洗液为lmol/L的硫酸溶液,酸洗液用量100ml,加入4g聚天冬氨酸,加入0.292g氯化钠,在40°C条件下将待碳钢(70mm X 20mm X 3mm)浸没在酸洗液中lh。
[0032]通过三次平行试验测试获得的上述缓蚀剂的缓蚀效率为91.0%。

Claims (7)

1.一种绿色环保型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用,其特征在于:所述缓蚀剂的有效成分是聚天冬氨酸与氯离子的组合。
2.根据权利要求1所述的碳钢酸洗缓蚀剂中的氯离子,其一般成分为氯化钠或氯化钾中的一种。
3.根据权利要求1所述的碳钢酸洗用到的酸洗液是0.5〜lmol/L的硫酸溶液。
4.根据权利要求1所述的碳钢酸洗缓蚀剂,其特征在于:在浓度为0.5mol/L的硫酸溶液中,酸洗缓蚀剂的缓蚀效果有赖于聚天冬氨酸和氯离子的浓度,其中聚天冬氨酸的质量浓度为0.5〜lg/L,氯离子的浓度为0.001〜0.002mol/L。
5.根据权利要求1所述的碳钢酸洗缓蚀剂,其特征在于:在浓度为lmol/L的硫酸溶液中,酸洗缓蚀剂的缓蚀效果有赖于聚天冬氨酸和氯离子的浓度,其中聚天冬氨酸的质量浓度为2〜5g/L,氯离子的浓度为0.002〜0.005mol/L。
6.根据权利要求4所述的碳钢酸洗缓蚀剂,聚天冬氨酸的质量浓度为0.8g/L,氯离子的浓度为0.002mol/L时,对碳钢酸洗的缓蚀效率最大。
7.根据权利要求5所述的碳钢酸洗缓蚀剂,聚天冬氨酸的质量浓度为2〜4g/L,氯离子的浓度为0.005mol/L时,对碳钢酸洗的缓蚀效率最大。
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