稀土和有机缓蚀剂复配对铝合金的缓蚀作用研究

发布时间：2017-08-29 09:15

  本文关键词：稀土和有机缓蚀剂复配对铝合金的缓蚀作用研究

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【摘要】：铝合金极易在含有侵蚀性离子(Cl-)的环境中发生腐蚀,尤其是在碱性环境中。铝合金腐蚀的发生往往会造成巨大破坏及严重损失,因此研究碱性环境下铝合金发生腐蚀的过程及机理,找出预防和控制的方法具有重大意义。使用缓蚀剂是一种高效简便常用的控制金属腐蚀的方法。本文主要使用动电位极化法、交流阻抗测试(EIS)等电化学方法与傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)等表面分析技术研究2024-T3铝合金在添加稀土盐(LaCl3、CeCl3)与有机盐(SDBS)复配缓蚀剂后pH值为10的0.01 mol·L-1 NaCl溶液中的腐蚀行为并研究复配缓蚀剂对铝合金腐蚀的缓蚀作用及缓蚀机理,主要得出如下结论：(1)在最终pH值为10的0.01nol·L-1 NaCl溶液中,添加稀土盐(LaCl3、 CeCl3)和SDBS(?)(?)减缓均匀腐蚀速率,说明复配缓蚀剂具有良好的抑制均匀腐蚀效果。其中,0.1 g·L-1 LaCl3和0.42g·L-1 SDBS是镧盐最佳复配缓蚀剂,0.1 g·L-1 CeCl3和0.28 g·L-1 SDBS是铈盐最佳复配缓蚀剂,在较短时间内,分别抑制点蚀效果最好。(2)体系中镧盐最佳复配缓蚀剂的添加在较短时间(12小时)内抑制点蚀效果较好,长时(24小时)则抑制点蚀效果减弱。添加铈盐最佳复配缓蚀剂后,经24小时浸泡后抑制点蚀效果也减弱。但是,经24小时的浸泡,镧盐或铈盐最佳复配缓蚀剂的添加对均匀腐蚀仍有较强的抑制作用。(3)随着浸泡时间的延长,溶液中加有镧盐或铈盐最佳复配缓蚀剂都使铝合金表面膜层保护效果良好且逐渐加强,而铝合金表面膜层孔隙处破坏较大,存在缺陷,形成点蚀,最终主要是由于点蚀的发生导致均匀腐蚀抑制效果减弱。(4)稀土盐与SDBS复配缓蚀剂的添加抑制了均匀腐蚀,减缓了点蚀。浸泡初期,DBS-通过静电吸附在基体表面成膜,并促使铝合金表面生成结合能更高的Al(OH)3而导致铝合金的钝化,同时基体表面沉积稀土氧化物／氢氧化物,最后形成的保护膜对基体提供良好的保护作用。但是随着浸泡时间的延长,DBS-会发生脱附导致溶液逐渐渗透到基体表面。在S相处,由于Al2CuMg颗粒与其周边的铝合金基体存在明显的电偶效应,导致与S相相邻的铝合金发生优先溶解,S相中的A1、Mg也优先溶解,形成围绕残留富铜相的腐蚀小孔,同时也进一步破坏了小孔附近的缓蚀膜层。由于表面大量腐蚀小孔的产生,基体表面重新呈现活化腐蚀行为。不过,由于缓蚀膜的存在,特别是溶液中的含硫物质DBS-和稀土有机化合物(La(DBS)3Ce(DBS)3)可能优先沉积在S相上,仍然对点蚀的发生和生长起到了一定的抑制作用。
【关键词】：铝合金 缓蚀剂 氯化镧 氯化铈 十二烷基苯磺酸钠 缓蚀作用
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 铝合金概述16
• 1.2 铝合金的腐蚀16-18
• 1.3 常用的腐蚀控制方法18-19
• 1.3.1 改善材料性能18
• 1.3.2 添加缓蚀剂18
• 1.3.3 涂覆防腐蚀涂层18-19
• 1.3.4 电化学保护19
• 1.4 缓蚀剂在铝合金中的使用研究19-25
• 1.4.1 缓蚀剂作用机理19-20
• 1.4.2 有机缓蚀剂20-21
• 1.4.3 无机缓蚀剂21
• 1.4.4 稀土元素缓蚀剂21-24
• 1.4.5 稀土与有机缓蚀剂复配24-25
• 1.5 常用的腐蚀研究手段25-29
• 1.5.1 重量法25-26
• 1.5.2 动电位极化法26-27
• 1.5.3 电化学阻抗谱法(EIS)27-28
• 1.5.4 电化学噪声(EN)28
• 1.5.5 傅里叶变换红外光谱法(FTIR)28-29
• 1.5.6 X射线光电子能谱法(XPS)29
• 1.5.7 原子力显微镜(AFM)29
• 1.5.8 其他研究手段29
• 1.6 本论文的意义和主要研究内容29-32
• 第二章 实验材料和实验溶液体系32-38
• 2.1 实验材料和实验溶液体系32-33
• 2.1.1 实验材料32
• 2.1.2 实验溶液体系32-33
• 2.2 实验试样的制备33-34
• 2.3 实验测试分析方法34-36
• 2.3.1 溶液pH测量34
• 2.3.2 动电位极化测试34-35
• 2.3.3 电化学交流阻抗测试(EIS)35-36
• 2.3.4 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)36
• 2.3.5 X射线光电子能谱法(XPS)36
• 2.3.6 扫描电子显微镜和能谱分析(SEM-EDS)36
• 2.4 实验数据处理36-38
• 2.4.1 点蚀电位E_b的确定36-37
• 2.4.2 自腐蚀电位E_(corr)和自腐蚀电流密度i_(corr)的确定37
• 2.4.3 缓蚀率η的计算37-38
• 第三章 氯化镧和十二烷基苯磺酸钠复配缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的影响38-52
• 3.1 确定添加缓蚀剂后0.01 mol·L~(-1)NaCl溶液的最终pH值为1038
• 3.2 添加不同浓度的缓蚀剂对铝合金动电位极化曲线的影响38-41
• 3.2.1 SDBS的浓度变化对动电位极化曲线的影响38-39
• 3.2.2 LaCl_3的浓度变化对动电位极化曲线的影响39-41
• 3.3 缓蚀剂对动电位极化曲线中电化学参数的影响41-44
• 3.3.1 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电流密度i_(corr)及缓蚀率η的影响41-42
• 3.3.2 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电位E_(corr)和点蚀电位E_b的影响42-44
• 3.4 开路电位(OCP)测试44-45
• 3.5 浸泡时间对铝合金动电位极化曲线的影响45-47
• 3.6 电化学交流阻抗法研究镧盐最佳复配缓蚀剂对铝合金的影响47-50
• 3.7 本章结论50-52
• 第四章 氯化镧和十二烷基苯磺酸钠复配缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的缓蚀作用机理研究52-62
• 4.1 添加镧盐最佳复配缓蚀剂后铝合金基体表面腐蚀产物红外谱图52-53
• 4.2 XPS测试53-57
• 4.3 扫描电镜观察和能谱分析57-60
• 4.4 本章结论60-62
• 第五章 氯化铈和十二烷基苯磺酸钠复配缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的影响及缓蚀作用机理的研究62-80
• 5.1 确定添加缓蚀剂后0.01 mol·L~(-1) NaCl溶液的pH值为1062
• 5.2 添加不同浓度的缓蚀剂对铝合金动电位极化曲线的影响62-65
• 5.2.1 SDBS浓度的变化对动电位极化曲线的影响62-63
• 5.2.2 CeCl_3浓度的变化对动电位极化曲线的影响63-65
• 5.3 缓蚀剂对动电位极化曲线中电化学参数的影响65-68
• 5.3.1 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电流i_(corr)及缓蚀率η的影响65-66
• 5.3.2 缓蚀剂浓度和种类的变化对自腐蚀电位E_(corr)和点蚀电位E_b的影响66-68
• 5.4 开路电位(OCP)测试68-69
• 5.5 浸泡时间对铝合金动电位极化曲线的影响69-70
• 5.6 电化学交流阻抗法研究铈盐最佳复配缓蚀剂对铝合金的影响70-71
• 5.7 添加铈盐最佳复配缓蚀剂后铝合金基体表面腐蚀产物红外谱图71-73
• 5.8 XPS测试73-75
• 5.9 扫描电镜观察和能谱分析75-78
• 5.10 本章结论78-80
• 第六章 总结论80-82
• 参考文献82-88
• 致谢88-90
• 研究成果和发表的学术论文90-92
• 作者和导师简介92-93
• 附件93-94

【参考文献】

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