镀锌设备土酸清洗缓蚀剂的研制与评价

发布时间：2017-10-06 16:34

  本文关键词：镀锌设备土酸清洗缓蚀剂的研制与评价

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【摘要】：锌是工业和生活中常见的重要有色金属之一,常用于金属防腐的镀层保护和设备的电化学阳极保护。随着现代工业、农业和水产业等行业的发展,镀锌设备大量增加,尤其是农产品加工业的镀锌蒸发冷和水产加工储藏业的制冷换热器,几乎全部是镀锌设备。这些镀锌换热设备在运行过程中常常由于介质(多数为水)中杂质沉积而结垢,导致设备换热效率下降,甚至无法运行。清除积垢的最佳方法是化学清洗,而使用的有效清洗剂为盐酸或土酸。由于锌电极电位很低(φ?=-0.7628V),锌与酸反应平衡常数K?=5.888×1025,锌在酸中的耐蚀性级别为10级,是最不耐蚀的金属材料之一,因此镀锌设备的酸性清洗缓蚀剂研制难度很大。由于镀锌设备镀层很薄,即使锌缓蚀效率达99%以上,也很难保证镀锌层不被腐蚀。加之设备有钢铁暴漏时,极易产生宏观电偶腐蚀,因此镀锌设备酸性清洗缓蚀剂研制难度很大。国内已研制成功几种镀锌设备盐酸清洗缓蚀剂,而具有实用价值的镀锌设备土酸清洗缓蚀剂在国内外均未见报道。本文在2.5%的土酸溶液中,常温下针对大量化合物对锌的缓蚀性能进行筛选。实验表明,醛类、杂环类、季铵盐类等化合物在土酸中对于锌具有良好的缓蚀效果。大量实验结果表明,单组份缓蚀剂中醛类和胺类之间具有很好的缓蚀协同效应。其中四种胺[三乙醇胺(SA)、N-甲基二乙醇胺(NA)、苯胺(BA)、邻苯二胺(LA)]和四种醛[水杨醛(SQ)、苯甲醛(BQ)、糠醛(KQ)、肉桂醛(RQ)]之间协同效应最佳。用失重法及电化学法针对这十六组醛和胺组合的双组份缓蚀剂进行评价,同时分析了缓蚀作用机理。土酸介质中,锌在不同浓度的胺类和醛类作用下,得到其腐蚀速率和缓蚀效率关系图,证实了胺类和醛类发生了很好的缓蚀协同效应,并且得出胺类和醛类混合时的最佳配比。电化学极化曲线表明,加入醛和胺所组成的缓蚀剂与单独醛或胺作缓蚀剂相比,腐蚀电位正移,腐蚀电流明显减小。组合缓蚀剂为阴极抑制型,是安全型缓蚀剂。该类缓蚀剂的缓蚀作用是由于醛中氧上的孤电子对或胺中氮上的孤电子对以及席夫碱中的π电子在锌表面交叉吸附或重叠吸附的结果。通过多组分缓蚀剂的复合,确定了最佳组合的缓蚀剂成分,并用正交实验方法获得了缓蚀组分之间最佳配比,从而研制出一种高效镀锌设备土酸清洗缓蚀剂JZL,并对其缓蚀性能进行了评价。失重法研究结果表明,该缓蚀剂缓蚀率可高达99.9%以上,可使锌的腐蚀速率降至0.15g·m-2·h-1以下,具有极高的缓蚀效率。该缓蚀剂且具有优良的抗干扰性能,在土酸浓度小于6%情况下,金属锌的腐蚀速率小于0.4 g·m-2·h-1;在40℃下,锌腐蚀速率仅为0.27 g·m-2·h-1;24小时内未发现缓蚀剂失效现象。电化学研究结果表明,缓蚀剂JZL是一种阴极抑制为主的混合型缓蚀剂,缓蚀剂JZL使锌的腐蚀电流明显减小。缓蚀剂JZL用量小,无毒无害,缓蚀效率高,抗干扰性强,不产生非均匀腐蚀现象,是一种环境友好型高效镀锌设备土酸清洗缓蚀剂,具有很好的应用前景。
【关键词】：镀锌设备 缓蚀剂 土酸清洗 研制 评价
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.42
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 金属腐蚀及防护10-12
• 1.1.1 金属在自然环境中的腐蚀10
• 1.1.2 金属腐蚀及其危害10-11
• 1.1.3 金属腐蚀防护方法11
• 1.1.4 锌的腐蚀11-12
• 1.2 金属缓蚀技术12-16
• 1.2.1 金属缓蚀剂的性能评价方法12-14
• 1.2.2 工业缓蚀剂要求14-15
• 1.2.3 酸性介质缓蚀剂15
• 1.2.4 锌缓蚀剂15-16
• 1.3 本文选题意义、研究内容及创新性16-18
• 1.3.1 选题意义16
• 1.3.2 研究内容16-17
• 1.3.3 创新性17-18
• 2 单组份化合物中缓蚀剂的筛选18-21
• 2.1 药品、仪器和试验方法18-19
• 2.1.1 实验药品18-19
• 2.1.2 实验仪器19
• 2.1.3 实验方法19
• 2.2 结果与讨论19-20
• 2.3 结论20-21
• 3 锌缓蚀协同效应21-61
• 3.1 药品、仪器、实验方法21-22
• 3.1.1 实验药品21-22
• 3.1.2 实验仪器22
• 3.1.3 实验方法22
• 3.2 实验过程22-23
• 3.3 失重法研究结果与讨论23-39
• 3.3.1 三乙醇胺（SA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ)的缓蚀协同效应23-27
• 3.3.2 N-甲基二乙醇胺（NA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的缓蚀协同效应27-31
• 3.3.3 苯胺（BA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的缓蚀协同效应31-35
• 3.3.4 邻苯二胺（LA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的缓蚀协同效应35-39
• 3.4 电化学法研究结果与讨论39-59
• 3.4.1 三乙醇胺（SA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ)的协同效应39-44
• 3.4.2 N-甲基二乙醇胺（NA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的缓蚀协同效应44-49
• 3.4.3 苯胺（BA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的缓蚀协同效应49-54
• 3.4.4 邻苯二胺（LA）和醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的缓蚀协同效应54-59
• 3.5 机理分析59-61
• 3.5.1 非伯胺(SA、NA)与醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的协同作用机理59
• 3.5.2 伯胺(BA、LA)与醛类（SQ、BQ、KQ、RQ）的协同作用机理59-61
• 4 镀锌设备土酸清洗缓蚀剂的研制61-73
• 4.1 药品、仪器和实验方法61
• 4.1.1 实验仪器及药品61
• 4.1.2 实验方法61
• 4.2 复合缓蚀剂的研制61-62
• 4.3 复合缓蚀剂JZL的评价62-73
• 4.3.1 缓蚀剂JZL浓度与缓蚀性能的关系62-63
• 4.3.2 土酸浓度与JZL缓蚀性能的关系63-64
• 4.3.3 温度与JZL缓蚀性能的关系64-66
• 4.3.4 时间与JZL缓蚀性能的关系66-67
• 4.3.5 电化学研究67-70
• 4.3.6 直观分析70-72
• 4.3.7 机理分析72-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78

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本文编号：983841