异喹啉季铵盐缓蚀剂FIQ2C在盐酸中的缓蚀行为研究
1 实验部分
1. 1 主要试剂与仪器
异喹啉季铵盐絮凝2缓蚀剂FIQ2C(自制,使用时配成0.5%的浓度);乙二胺三甲叉膦酸盐阴离子缓蚀剂EFTMP(市售,使用时配成0.5%的浓度)盐酸(AR)。
M2273型电化学腐蚀测试仪(美国PAR 公司);S2550 型扫描电子显微镜(日本日立公司);AAS2200型俄歇能谱仪(日本日立公司)。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 失重法
实验材质为Q235钢(50mm×50mm×3mm) 。将试片打磨,经石油醚、无水乙醇清洗后,晾干称重。 然后将试片悬挂在盛有浓度为10 %盐酸介质的烧杯中,于恒温水浴中腐蚀一定时间后,取出试片再依次用蒸馏水、石油醚、无水乙醇洗涤,干燥后称重,计算腐蚀速率及缓蚀率。
1. 2. 2 极化曲线测试
采用三电极系统,铂片为辅助电极,饱和甘汞电 极为参比电极,研究电极为同材质的Q235 钢,工作 面积为0. 5cm2 ,腐蚀介质为30 ℃的10 %盐酸溶液, 测定研究电极在空白和含有FIQ2C 缓蚀剂的腐蚀 介质中的稳态阴、阳极极化曲线。
1. 2. 3 扫描电镜分析
采用日本S2550 型扫描电镜,加速电压20kV , 放大倍数均为500 倍,试片处理同上。
1. 2. 4 俄歇能谱分析
将处理过的试片进行挂片腐蚀, 腐蚀介质为 30 ℃的10 %盐酸溶液,24h 后取出试片进行清洗、干 燥,然后在AAS2200 型俄歇能谱仪上进行表面分 析。
2 结果与讨论
2. 1 FIQ2C 用量对缓蚀性能的影响
当温度为30 ℃时,在10 %盐酸溶液中分别加入 不同用量的FIQ2C ,将试片在酸液中腐蚀24h 后测 定腐蚀速率和缓蚀率,结果如图1 和图2 所示。
由图1 和图2 可知,随着缓蚀剂FIQ2C 用量的 增加,试片的腐蚀速率逐渐降低,缓蚀率逐渐提高, 当FIQ2C 用量为20mg/L时,试片的腐蚀速率只有 0.63g/m2·h,缓蚀率已达93.5% ,再增大FIQ2C的 用量,缓蚀率增加缓慢,因此选择20mg/LFIQ2C为 最适宜用量,30 ℃时,其缓蚀率为93.5 %。
2. 2 时间对缓蚀性能的影响
为探索药剂缓蚀性能与时间的关系,逐日测定 了试片在30 ℃10 %盐酸溶液中空白与投加了 20mg/ L FIQ2C 时的腐蚀数据,实验周期为4 天,结 果如图3 所示。由图3 可见,随着时间的延长,药剂 的缓蚀率不但没有降低,反而略有上升,说明药剂 FIQ2C在盐酸介质中的缓蚀性能具有一定的长效性,这在工业酸洗过程中具有很好的应用前景
2. 3 温度对缓蚀性能的影响
腐蚀介质的温度对腐蚀速度有很大的影响。 实验测定了药剂在10 %盐酸溶液中不同温度下的 缓蚀效果,FIQ2C 投加量均为20mg/ L ,腐蚀时间为 8h ,实验结果如图4 所示。
由图4 可见,当温度低于60 ℃时,药剂的缓蚀 率相差不大,当温度高于60 ℃时,药剂的缓蚀率逐 渐下降。这是由于升高温度促使吸附膜脱附现象加 剧,从而导致金属表面腐蚀面积增大,加速了金属的 腐蚀速率。故药剂FIQ2C 只适用于作中、低温酸洗 缓蚀剂。
2. 4 FIQ2C与EDTMP
EDTMP(乙二胺三甲叉膦酸盐) 是工业上较常 用的缓蚀、阻垢剂,但该药剂在酸中的缓蚀性能较 差。故实验研究了FIQ2C 与EFTMP 复配使用时 的缓蚀效果,药剂的总投加量以及其它实验条件与 图1 中所述的一致, FIQ2C 与EFTMP 的用量均为 总量的一半,腐蚀时间为24h ,实验结果如图5 所 示。由图5 可见,FIQ2C 与EDTMP 复配使用时,其 缓蚀性能比单独使用FIQ2C 时要好,表明两种药剂 在盐酸溶液中具有良好的协同缓蚀作用。
3 FIQ2C的应用经济分析
生产每吨药剂FIQ2C (有效物含量10 %) 的原 料成本约3000 元人民币,产品售价可定为6000 元/ 吨,在作为盐酸酸洗缓蚀剂时,当腐蚀速率低于 2g/ m2·h 时, FIQ2C 投加5～10mg/ L 即可,即商品 投加量为50～100mg/ L ,故每吨10 %盐酸中投加 FIQ2C 需要0. 3～0. 6 元。
4 结 论
(1) 异喹啉季铵盐FIQ2C 缓蚀剂在10 %HCl
中,对Q235 钢有较好的缓蚀作用,符合盐酸酸洗常
规条件下使用所需的要求。
(2) FIQ2C 在10 %盐酸溶液中具有长效缓蚀作
用,并且FIQ2C 与EDTMP 复配使用具有协同缓蚀
效应。
(3) 在10 %盐酸溶液中,FIQ2C 是一种阴、阳极
混合型缓蚀剂,能在金属表面吸附成膜,阻止了去极
化物质向金属表面迁移,减缓了金属腐蚀速率。
(4) 若腐蚀速率低于2g/ m2·h ,每吨10 %盐酸
中投加FIQ2C 所需的费用为0. 3～0. 6 元。