藻类提取物对盐酸介质中碳钢缓蚀性能的研究

发布时间：2020-09-21 16:59

　　钢铁材料是现代工业、农业、国防及建筑等行业中应用最为广泛的金属材料,钢铁材料由于腐蚀造成的经济损失非常巨大。在腐蚀性介质中添加缓蚀剂是解决钢铁材料腐蚀的有效方法之一。近年来,植物提取物缓蚀剂成为研究热点,但是关于藻类提取物缓蚀剂的研究并不多见,研究藻类提取物的缓蚀性能具有重要的理论意义和实际应用价值。选取大连地区常见的三种经济藻类:海带、裙带菜和石莼作为研究对象,以水为溶剂通过压榨、搅拌、抽滤、烘干获得藻类提取物缓蚀剂,采用失重法、电化学方法(开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱)及表面测试(扫描电镜、EDAX能谱、X-射线衍射、红外光谱)等方法考察了三种提取物对盐酸溶液中碳钢(Q235)的缓蚀性能。三种提取物对盐酸溶液中的碳钢均具有一定的缓蚀效果。提取物在盐酸溶液中碳钢表面的吸附规律均符合Langmuir吸附等温式,在20-60℃,2-10 h,盐酸浓度1.0-3.5 mol/L的测试范围内,碳钢腐蚀速率随提取物浓度增大而减小至基本不变,随时间增长而增大,随温度升高而增大,随盐酸浓度增大而增大。60℃三种提取物浓度分别为200 mg/L、500mg/L、500 mg/L的1 mol/L盐酸溶液中碳钢在60℃反应2 h,碳钢的腐蚀速率分别为4.25g/m~2·h、4.31 g/m~2·h和7.65 g/m~2·h,提取物的缓蚀效率分别为98.08%、98.05%和96.54%。相同条件下,海带提取物的缓蚀效果最佳。添加三种藻类提取物后盐酸溶液中碳钢的开路电位均小幅正移,腐蚀电位变化较小,腐蚀电流密度降低,阳极和阴极Tafel斜率均增大,三种提取物都为混合型缓蚀剂;提取物均使电荷传递电荷转移电阻增大,低频区阻抗模值增大,相位角峰值增大,碳钢在盐酸溶液中的腐蚀过程受到抑制,耐蚀性得以增强。表面测试结果可见,添加藻类提取物后碳钢在盐酸溶液中的腐蚀明显受到抑制,打磨划痕仍可见,未见局部腐蚀痕迹,碳钢表面由Fe、C和O元素构成。提取物红外光谱分析结果表明,藻类提取物中包括含N、O的官能团,提取物的缓蚀作用是通过N、O原子的孤对电子和Fe的空d轨道形成配位键吸附于碳钢表面,改善碳钢表面的电化学性能,抑制腐蚀的发生。
【学位单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG174.42
【部分图文】：

动电位极化曲线,电化学实验

0V为 Q235 试样在无缓蚀剂和添加缓蚀剂的盐酸溶，电化学阻抗谱（EIS）,动电位极化曲线测试华生产）上进行。所示，采用标准三电极体系，工作电极为 Q235 用环氧树脂封涂，辅助电极为铂电极，参比电的电位均相对于此电极。工作电极分别用 400 乙醇和丙酮脱脂，吹干后再放入待测系统中。线，待开路电位稳定之后，再分别测电化学阻抗 kHz，交流信号幅值为 10 mv）和动电位极化0 mv，扫描速率为 0.1 mv/s）。

等效电路图,盐酸溶液,腐蚀过程,碳钢

2.14 碳钢在盐酸溶液中腐蚀过程的等效电路4 Equivalent circuit models of carbon steel in HCll/L 盐酸中添加不同浓度海带提取物溶液中碳钢的 of carbon steel in 1 mol/L HCl solution with differenextract at 20℃Rs（Ω cm2） Y0（F cm-2） n 3.751 1.7 10-30.85 1.592 1.5 10-30.82 1.493 1.3 10-30.82 1.678 1.1 10-30.81 1.492 1.2 10-30.79 -3

照片,盐酸溶液,碳钢,照片

温度（℃） Rs（Ω cm2） Y0（F cm-2） n Rt（Ω cm2室温 1.493 1.3 10-30.82 4.28140 1.499 1.4 10-30.82 4.23950 1.372 1.6 10-30.85 3.05960 1.275 1.8 10-30.85 1.053 2.7 中结果表明，不同温度下 Q 的参数 n 值均接近于 1，更接近于纯电参数 Y0逐渐增大，电荷转移电阻 Rt[73]逐渐减小，表明温度升高不利于钢表面，耐蚀性下降，缓蚀效果减弱。盐酸溶液中碳钢表面形貌及成分分析 2.16 为未浸泡在盐酸溶液中的碳钢及未添加和添加 200 mg/L 海带提取碳钢反应 2 h 后表面的照片。

【参考文献】