聚環氧琥珀酸對銅及銅合金的緩蝕作用

0pesa用于復合水目前，廣泛使用的緩沖劑主要包括氮、s、o或其他功能官能團的有機化合物。這類緩蝕劑均有毒,且大多不能生物降解。研發無磷、可生物降解的聚天冬氨酸(PASP)和聚環氧琥珀酸(PESA)等綠色水處理劑成為發展的方向。PESA具有許多優點:(1)是一種無氮、非磷有機化合物,不會引起水體的富營養化;(2)有很強的抗堿性和阻垢緩蝕性,在聚合物分子中插入了氧原子,可使其阻垢性能大大優于常用的有機磷酸類聚合物阻垢劑;(3)具有良好的熱穩定性、耐Fe3+性和生物降解性等。國內外對PESA單劑的合成以及其阻垢和緩蝕性能已有深入研究,但大多數是針對碳鋼的緩蝕性能的研究,而有關其對銅合金的緩蝕行為及與其他試劑復配作為高效環保水處理劑方面的研究較少。本工作主要運用交流阻抗法和極化曲線法研究了PESA及其與Na2SiO3的復配物對白銅B10在3%NaCl溶液中的緩蝕作用。1測試1.1pesa緩蝕效果測定以白銅B10(90%Cu,10%Ni)為基材,用環氧樹脂封裝,留有工作面積為1.178cm2。腐蝕溶液為質量分數3%的NaCl溶液,用去離子水配制,浸泡時間30min;在腐蝕溶液中單獨加入含量0～20mg/L的PESA及加入PESA與0～50mg/LNa2SiO3復配物后分別考察其緩蝕效果。在進行電化學測試前將白銅B10電極表面用1～6號金相砂紙逐級打磨、拋光、去離子水沖洗后,用無水乙醇去油,再用去離子水沖洗后放入電解池內穩定30min,然后進行測試。1.2輔助電極的制備交流阻抗和極化曲線的測試采用三電極體系;工作電極為白銅B10電極,鉑電極為輔助電極,參比電極為飽和甘汞電極(SCE),電位均相對于飽和甘汞電極。測試通過CHI660C電化學工作站進行,交流阻抗測量頻率為50.00mHz～100.00kHz,交流激勵信號為5mV,極化曲線的掃描速率為2mV/s。2結果與討論2.1pesa的緩蝕性能圖1為白銅B10在加入不同濃度PESA的3%NaCl溶液中浸泡30min后的Nyquist譜和極化曲線。阻抗值的高低可以判斷緩蝕性能的好壞,阻抗值越大,對金屬的緩蝕性能越好。從圖1a可以看出:加入PESA后的阻抗均比未加入PESA的阻抗大,在加入2,5,10,15mg/L后阻抗逐漸增大,當PESA的濃度為15mg/L時阻抗達到最大值,比空白時明顯增大,說明PESA的最佳濃度為15mg/L;PESA濃度增加到20mg/L后,阻抗值比PESA濃度為15mg/L時的阻抗有所減小,這是緩蝕劑濃度極值現象造成的。表1列出了由圖1b得到的腐蝕電位Ecorr,腐蝕電流密度Jcorr和緩蝕率η,緩蝕率可由下式計算:η=(J0corrcorr0-Jcorr)/J0corrcorr0式中J0corrcorr0——未加入PESA條件下的腐蝕電流密度Jcorr——加入PESA后的腐蝕電流密度從圖1b和表1可以看出:加入PESA后腐蝕電位逐漸正移,說明該緩蝕劑增大了電極的陽極極化,抑制了陽極反應,同時電流密度逐漸減小;PESA濃度為15mg/L時,腐蝕電流密度最小,說明PESA的最佳濃度為15mg/L,此時緩蝕率為50.35%。由腐蝕電位可以判斷,在此條件下PESA屬于陽極型緩蝕劑;PESA的濃度增加到20mg/L后,腐蝕電流密度比PESA的濃度為15mg/L時的有所增大,與交流阻抗分析得到的結果一致。2.2pesa和na2si3最佳配方的確定在緩蝕劑研究中往往采用有機緩蝕劑與無機緩蝕劑復配的方式來提高緩蝕效率,而Na2SiO3也是一種環境友好型無機緩蝕劑,因此本工作擬將PESA與Na2SiO3復配使用。圖2為白銅B10電極在加入15mg/LPESA和不同濃度Na2SiO3的復合緩蝕劑的3%NaCl溶液中浸泡30min的交流阻抗譜和極化曲線。從圖2a可以看出:15mg/LPESA和5,10,15mol/LNaSiO3復配時比PESA單一配方最佳濃度(曲線2)的緩蝕效果差,這是因為Na2SiO3為沉淀膜型緩蝕劑,用量較少時形成的鈍化膜致密度低,會引起金屬的局部腐蝕;當緩蝕劑的量為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3時,緩蝕性能最好,說明PESA和Na2SiO3具有一定的協同作用。當緩蝕劑為15mg/LPESA+50mg/LNa2SiO3時,緩蝕率略有降低,主要是由于緩蝕劑的濃度極值現象所引起。因此,緩蝕劑的最佳配方為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3。從圖2b可以看出:緩蝕劑濃度為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3的自腐蝕電位相對于空白試驗明顯正移,同時腐蝕電流密度也明顯降低,為4.637μA/cm2,相對于空白試驗的21.430μA/cm2大大降低,緩蝕率達78.36%,這是因為2種緩蝕劑在電極表面一起形成了一層致密的保護膜,抑制了陽極反應,起到了很好的緩蝕效果;當緩蝕劑濃度為15mg/LPESA+50mg/LNa2SiO3時,腐蝕電流密度為5.329μA/cm2,比15mg/LPESA+40mg/LNaSiO3時的略有增大,緩蝕率有所降低。PESA和Na2SiO3復配的最佳配方為15mg/LPESA+40mg/LNa2SiO3,與交流阻抗得到的結論一致。表2為由圖2b的極化曲線得到的腐蝕參數。3pesa緩蝕性能(1)PESA對白銅B10在3%NaCl溶液中具有一定的緩蝕效果,其最佳用量為15