CN110066998A - 一种过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂及其应用 - Google Patents

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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/04—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors
    • C23G1/06—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors
    • C23G1/066—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors phosphorus-containing compounds

Abstract

本发明提供一种过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂及其应用，属于金属酸洗腐蚀与防护领域，该缓蚀剂是一种过渡金属配合物，具有环保无毒、合成简单、低成本、高效和缓蚀性能稳定的优点。本发明能够用于金属的酸洗腐蚀，应用范围广，具有良好的缓蚀性能。同时，本发明的缓蚀剂能更好的承受清洗条件的变化，尤其具有缓蚀性能稳定的优点。另外，本发明的缓蚀剂还具有环保无毒、合成简单和低成本的优点，具有较高的应用价值，值得大规模推广和应用。

Description

一种过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂及其应用
技术领域
本发明涉及腐蚀与防护领域，尤其是金属酸洗腐蚀与防护领域，具体为一种高效且缓蚀性能稳定的金属酸洗缓蚀剂及其应用。本发明采用二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物作为新的金属缓蚀剂，具有高效、缓蚀性能稳定和合成简单的特点，且适用范围广，具有较好的应用前景。
背景技术
金属材料是现代社会使用最广泛的工程材料，其在国民经济各领域均发挥着极其重要的作用。但金属材料及其设备腐蚀不仅会给人类社会带来巨大经济损失，还可能造成灾难性事故，并可能引起资源和能源的浪费，造成环境污染，阻碍国民经济和高新科技的快速发展，甚至威胁国防安全。
总所周知，在金属材料和设备所涉及的众多腐蚀类型中，金属材料和设备的酸洗腐蚀是最具代表性的腐蚀类型。酸洗最常用的酸是盐酸和硫酸。在酸洗过程中，由于强酸对金属材料和设备有腐蚀作用，因此会出现“过蚀”现象，即酸洗过程在清除金属表面的锈蚀和污垢的同时也会腐蚀金属材料。目前，就金属酸洗腐蚀而言，添加缓蚀剂是防止或减缓其腐蚀最普遍和有效的方法之一。
多年来，常用的缓蚀剂中，主要包括银酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等无机缓蚀剂和含有杂原子的胺及衍生物、硫脲及衍生物、剂吡啶衍生物、天然松香及衍生物、杂环化合物等有机缓蚀剂。尽管缓蚀剂种类多、数量大，但不同类型的缓蚀剂仍各自存在一些不足，如无机缓蚀剂有毒副作用，环境友好性较差，有机缓蚀剂刺激性气味、缓蚀性能不稳定、合成步骤多制备成本高等。
因此，随着人类环保意识的增强和可持续发展思想的深入，开发新的环保无毒、合成简单、低成本、高效和缓蚀性能稳定的缓蚀剂具有较高的生产价值、广阔的市场前景和重大的理论与现实意义。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高效金属酸洗缓蚀剂。本发明的缓蚀剂为二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物，其具有环保无毒、合成简单、低成本、高效和缓蚀性能稳定的优点。本发明能够用于金属的酸洗腐蚀，应用范围广，具有良好的缓蚀性能，且该缓蚀剂能更好的承受清洗条件的变化，尤其具有缓蚀性能稳定的优点。另外，本发明涉及缓蚀剂合成简单，环保无毒，缓蚀剂用量少，具有较高的应用价值，值得大规模推广和应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂，该缓蚀剂为二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物。
所述二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物为二苯甲基二硫代磷酸镍、二苯甲基二硫代磷酸铁、二苯甲基二硫代磷酸铜、二苯甲基二硫代磷酸钴、二苯甲基二硫代磷酸银、二苯甲基二硫代磷酸铋、二苯甲基二硫代磷酸锰和二苯甲基二硫代磷酸锌中的一种或多种。
前述过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂的应用，将该过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂用于金属的酸洗。
向无机酸中加入该过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂，得酸洗溶液，将该酸洗溶液用于金属的酸洗。
所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、氢氟酸、硝酸中的一种或多种。
所述酸性溶液中无机酸的浓度为0.01-5.00mol/L。
所述酸性溶液中二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物的浓度为0.5-400mg/L。
酸洗的温度为5-90℃，酸洗的时间为0.1-320h。
针对前述问题，本发明提供过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂及其应用。本发明的缓蚀剂为二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物。作为优选，二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物为二苯甲基二硫代磷酸镍、二苯甲基二硫代磷酸铁、二苯甲基二硫代磷酸铜、二苯甲基二硫代磷酸钴、二苯甲基二硫代磷酸银、二苯甲基二硫代磷酸铋、二苯甲基二硫代磷酸锰和二苯甲基二硫代磷酸锌中的一种或多种。本发明的缓蚀剂为二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物，明显具有环保无毒、合成简单、低成本、高效和缓蚀性能稳定的优点。
其中，本发明能够用于浓度0.01-5.00mol/L的无机酸溶液中，应用范围显著增加，能够用于强酸溶液中，具有较广的应用范围。同时，酸性溶液中二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物的浓度为0.5-400mg/L，该缓蚀剂具有较宽的作用范围，从而能够更好的承受清洗条件的变化(如温度、酸液浓度、存储时间、浓度变化等)，对缓蚀剂的缓蚀效果影响小，尤其具有持续作用时间长的优点。
另外，本发明的缓蚀剂能够用于金属(如碳钢、铜、铝、合金等)的酸洗腐蚀，应用范围广。其中，本发明尤其对碳钢，如Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等，表现出良好的缓蚀性能。
经实际测定，本发明的缓蚀剂高效、缓蚀性能稳定，缓蚀效率高，用量少，适用范围广，具有较高的应用价值。
同时，本发明提供前述缓蚀剂在金属酸洗中的应用。进一步，在浓度为0.01-5.00mol/L的无机酸(硫酸或盐酸等)中，将二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物加入其中，使缓蚀剂浓度范围为0.5-400mg/L，酸洗温度控制在5-90℃，清洗不同金属材料，浸没时间为0.5-320h，完成对金属及相关设备的酸洗。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)缓蚀剂高效
本发明的酸洗缓蚀剂用于金属表面酸洗，能有效抑制金属材料在酸洗过程中金属的过度腐蚀以及酸液的过度消耗，与目前常用的缓蚀剂比较，具有用量少、缓蚀效率高的突出优点；
(2)缓蚀剂性能稳定
本发明的缓蚀剂能承受清洗条件的变化(如温度、酸液浓度、存储时间等)，对缓蚀剂的缓蚀效果影响小，尤其具有持续作用时间长的优点，具有显著的进步意义；
(3)适用范围广
本发明的缓蚀剂为不仅对碳钢(Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等)表现出良好的缓蚀性能，同时还对其它金属(如铜(青铜、黄铜)、铝、合金(镁合金、铝合金)等)表现出优异的缓蚀性能，具有较广的应用范围；
(4)使用简单
将本发明的缓蚀剂用于无机酸中，即可得到酸性溶液，从而能够用于金属的酸洗，具有操作简单、方便的特点。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明按照GB10124-88(金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法)进行挂片失重实验，实验酸洗液为盐酸和硫酸，酸浓度为0.01-5.00mol/L，酸洗液用量为5.0L，将缓蚀剂加入其中，使缓蚀剂浓度范围为0.5-400mg/L，酸洗温度控制在5-90℃，清洗不同金属材料，浸没时间为0.1-320h，缓蚀率(IE％)具体计算公式为：W0和Wcorr分别表示试片在空白和加有缓蚀剂的盐酸或硫酸溶液中其失重质量，单位为mg/cm2·h。
实施例1
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度分别为1.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸镍，得到缓蚀剂浓度为0.5-400mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果列于表1。
表1：
基于测试结果，列于表1，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸镍缓蚀率高，该缓蚀剂为受缓蚀剂浓度影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例2
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度为1.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸镍，得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在不同温度条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果列于表2。
表2：
基于测试结果，列于表2，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸镍缓蚀率高，该缓蚀剂为受酸洗温度影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例3
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度为0.01-5.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸镍，得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没48，测试结果列于表3。
表3：
基于测试结果，列于表3，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸镍缓蚀率高，该缓蚀剂为受酸浓度影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例4
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度为1.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸镍，得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没0.1-320h，测试结果列于表4。
表4：
基于测试结果，列于表4，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸镍缓蚀率高，该缓蚀剂为受浸没时间影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例5
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度分别为1.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸铜，得到缓蚀剂浓度为0.5-400mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果列于表5。
表5：
基于测试结果，列于表5，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸铜缓蚀率高，该缓蚀剂为受缓蚀剂浓度影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例6
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度为1.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸铜，得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在不同温度条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果列于表6。
表6：
基于测试结果，列于表6，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸铜缓蚀率高，该缓蚀剂为受酸洗温度影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例7
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度为0.01-5.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸铜，得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没48，测试结果列于表3。
表7：
基于测试结果，列于表7，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸铜缓蚀率高，该缓蚀剂为受酸浓度影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例8
本实施例中，无机酸采用硫酸和盐酸，浓度为1.00mol/L，无机酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，加入二苯甲基二硫代磷酸铜，得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没0.1-320h，测试结果列于表8。
表8：
基于测试结果，列于表8，测试结果表明：本实施的二苯甲基二硫代磷酸铜缓蚀率高，该缓蚀剂为受浸没时间影响较小的高效酸洗缓蚀剂。
实施例9
本实施例中，无机酸采用盐酸，浓度为1.00mol/L，盐酸酸用量为5.0L。向该无机酸溶液中，分别加入二苯甲基二硫代磷酸铁、二苯甲基二硫代磷酸钴、二苯甲基二硫代磷酸银、二苯甲基二硫代磷酸铋、二苯甲基二硫代磷酸锰和二苯甲基二硫代磷酸锌，分别得到缓蚀剂浓度为100mg/L的酸洗溶液。在25℃条件下，将待清洗的Q235钢在该酸洗溶液中浸没24h，测试结果列于表9。
表9：
缓蚀剂 缓蚀率
二苯甲基二硫代磷酸铁 97.36％
二苯甲基二硫代磷酸钴 96.99％
二苯甲基二硫代磷酸银 97.73％
二苯甲基二硫代磷酸铋 98.13％
二苯甲基二硫代磷酸锰 98.09％
二苯甲基二硫代磷酸锌 99.32％
此外，对实施例1-9中的实例，在同等条件下，将二苯甲基二硫代磷酸铁、二苯甲基二硫代磷酸钴、二苯甲基二硫代磷酸银、二苯甲基二硫代磷酸铋、二苯甲基二硫代磷酸锰和二苯甲基二硫代磷酸锌中的一种或多种用作酸洗缓蚀剂，测试其对金属材质(如铝、铜、合金等)的缓蚀效果；通过测定得知，本发明对其它金属材料也同样具有优良的缓蚀性。同时，也对其它不同酸洗液，如磷酸、醋酸、氢氟酸等作为酸洗腐蚀液，测试了相应缓蚀性；通过测定得知，这些酸洗腐蚀液对不同金属材质的腐蚀仍然具有优良腐蚀抑制效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂，其特征在于，该缓蚀剂为二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物。
2.根据权利要求1所述过渡金属配合物高效金属酸洗缓蚀剂，其特征在于，所述二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物为二苯甲基二硫代磷酸镍、二苯甲基二硫代磷酸铁、二苯甲基二硫代磷酸铜、二苯甲基二硫代磷酸钴、二苯甲基二硫代磷酸银、二苯甲基二硫代磷酸铋、二苯甲基二硫代磷酸锰或二苯甲基二硫代磷酸锌中的一种或多种。
3.前述权利要求1或2所述过渡金属配合物金属酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于，将该过渡金属配合物金属酸洗缓蚀剂用于金属的酸洗。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，向无机酸中加入该过渡金属配合物金属酸洗缓蚀剂，得酸洗溶液，将该酸洗溶液用于金属的酸洗。
5.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于，所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、氢氟酸、硝酸中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述酸洗溶液中无机酸的浓度为0.01-5.00mol/L。
7.根据权利要求4或6所述的应用，其特征在于，所述酸洗溶液中二苯甲基二硫代磷酸过渡金属配合物的浓度为0.5-400mg/L。
8.根据权利要求3-7任一项所述的应用，其特征在于，酸洗的温度为5-90℃，酸洗的时间为0.1-320h。
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