苯并三氮唑类化合物对典型金属合金的腐蚀抑制机制研究

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金属材料镀锌钢、铜等在大气环境中使用时由于氯离子的侵蚀会发生严重腐蚀,因此如何对金属材料进行腐蚀防护就显得尤为重要。金属材料的腐蚀防护方法较多。其中添加缓蚀剂技术因其易操作、成本低、效果明显等优点而成为行之有效的重要防腐手段之一。在众多缓蚀剂中,含有杂原子氮、硫、氧等的有机环状化合物的优异的缓蚀效果已经成为有机缓蚀剂研究的热点之一。这类有机缓蚀剂具有特殊的分子结构,更容易在金属表面吸附。吸附在金属表面的这类缓蚀剂能有效隔绝金属表面可能存在的活性反应点与腐蚀介质的接触从而达到抑制金属腐蚀、延长使用寿命的目的。本文选用典型的含氮化合物苯并三氮唑(BTA)、甲基苯并三氮唑(TTA)作为有机缓蚀剂,在5.0 mmol/LNaCl溶液中进行实验,以添加缓蚀剂和未添加缓蚀剂的金属试样镀锌钢和纯铜作为研究对象,分别通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱、浸泡实验、扫描电子显微镜、原子力显微镜等实验方法,研究了这两种含氮的有机缓蚀剂对金属镀锌钢及铜的缓蚀效果,并对缓蚀机理进行探讨。实验研究结果表明,BTA和TTA在不同浓度下对金属镀锌钢及铜均起到比较好的腐蚀抑制作用,对金属的缓蚀效率均随着腐蚀抑制剂的浓度的增加先升高后降低。当BTA的浓度为0.1 mol/L时,其对镀锌钢的缓蚀效率最高为97.9%;当TTA浓度为10.0 mmol/L时,其对镀锌钢的缓蚀效率最高为98.2%。当BTA和TTA浓度均为1.0 mmol/L时,其对铜的缓蚀效果最好,分别为99.97%和99.99%。扫描电子显微镜及原子力显微镜的扫描结果均可观测到,与未添加缓蚀剂的空白试样相比,缓蚀剂的添加对金属表面起到了很好地腐蚀防护作用。动电位极化曲线实验结果表明缓蚀剂的添加能够降低腐蚀电流密度,同时抑制阳极和阴极过程。我们分析认为,这两种腐蚀抑制剂起到防腐作用的原因是它们能够有效地吸附在金属表面,通过形成保护膜对金属表面起到缓蚀作用。且相应的吸附过程遵循Langmuir等温吸附模型。
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