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植酸对A3钢缓蚀感化的研讨

宣布时候:2011/4/29 13:54:07  打印本页 || 封锁窗口
翟海涛 鲁道荣*  邓君和    
                                                                   (合肥产业大学化工学院,安徽合肥,230009)
 
      择要:接纳线性扫描伏安法、交换阻抗法和SEM,研讨了植酸(即肌醇六磷酸酯)在3.50% NaCl溶液中对A3钢的缓蚀感化。计较了NaCl溶液中差别浓度植酸在A3钢外表的笼盖度θ,和电荷通报极化电阻Rp和双电层电容Cd;研讨了植酸浓度对A3钢的自侵蚀电位、自侵蚀电流、阳极极化度Pa的影响;用SEM察看了NaCl溶液中存在与不存在植酸时A3钢外表被侵蚀的状态。成果标明,植酸在3.50% NaCl溶液中是一种阳极缓蚀剂,它能够使A3钢侵蚀电流减小、极化电阻增大,对A3钢具备较着的缓蚀感化,其缓蚀效力与植酸浓度有关。
 
    关头词:植酸;A3钢;笼盖度;极化电阻;双电层电容
 
Study on Corrosion inhibition process of Phytic Acid for A3 steel
Zhai hai-tao,   Lu Dao-rong*,  Deng Jun-he
(HeFei University of Technology, HeFei, AnHui China, 230009, E-mail:ldr897@sohu.com)
 
Abstract: This experiment applied Linear Sweep Voltammetry (LSV), AC Impedance (IMP) to study restrain of corrosion on A3 steel by using Phytic Acid in 3.5% sodium chloride solution. According to the results of the experiment, we calculated the coverage rate of Phytic Acid on the A3 steel  (θ),the impedance of the electrode process (Rp),and the double layer capacity(Cd). We study the effects of the Phytic Acid on the voltage of the automatic corrosion ,current of the automatic corrosion、the positive polarization degree of the A3 steel. We also observed the state of the A3 steel surface after the corrosion by SEM. The experiment shows that Phytic Acid is an anodic inhibitor on metal. Its effect is that it makes the corrosion current down and increases the resistance of the polarization. And it can inhibit the corrosion of the A3 steel obviously. Its inhibiting efficiency is related to the concentration of the Phytic Acid. Meanwhile.
 
Key words: Phytic Acid,  A3 steel,  coverage rate,  polarization resistance,  double layer capacity
 
 
       在经济发财的内地都会和地域,人们对海水资本比以往加倍存眷,外洋很多具备海水资本的发财国度都大批接纳海水作为产业冷却用水,其利用范畴首要散布在电力、钢铁、化工、能源(煤油、煤炭)、建材、有色金属和食物等行业[1]。因为海水中含有较高浓度的氯化钠(约3.5%NaCl),氯离子是致使金属侵蚀的首要身分之一,它能降落金属侵蚀反映的活化能,加重了金属资料的侵蚀,以是用海水作为冷却水时,必须避免海水中氯离子对冷却体系中金属管道的侵蚀。本文接纳浓度为3.50%NaCl溶液作为侵蚀介质,用线性扫描伏安法、交换阻抗法和SEM研讨了植酸(即肌醇六磷酸酯)对A3钢的缓蚀感化。植酸是一种易溶于水且与金属离子有较强的螯协力的物资[2],它的份子式为C6H18O24P6,份子量为660.4,其空间布局式为[3]
1.尝试方式
植酸由尝试室便宜,含量约为70%;将A3钢片打磨亮光并制成任务电极,面积为3×3mm2,其他局部用环氧树脂胶密封;配制3.50%NaCl溶液;电化学测试接纳三电极体系,以饱和甘汞电极作参比电极,铂电极作帮助电极,测试在CHI660B型电化学任务站(上海辰华仪器公司出产)长停止。稳态极化曲线的电势扫描规模为-0.600V ~ 0.800V,扫描速度为0.2mv/s;交换阻抗尝试在自侵蚀电位下停止,测试频次为0.01~105Hz,振幅为5mv;塔菲曲线的电势扫描规模为-0.850V ~ 0.800V,扫描速度为0.2mv/s;尝试温度为30℃,用超等恒温槽(常州国华电器无限公司出产)节制。
 
2.尝试成果与会商
 
2.1 植酸浓度对A3钢的极化曲线的影响
在3.50%NaCl溶液中,别离插手品质百分浓度为0.25%、0.50%、0.75%、1.00%、2.00%的植酸,考查其对A3钢侵蚀性的影响,尝试成果见图1。
1 差别浓度植酸中A3的极化曲线 
                      Fig1  The polarization curve of A3 steel in the different concentration Phytic Acid
 从图1能够看出,当氯化钠溶液中存在植酸时,A3的侵蚀电流较着比不存在植酸时小,且跟着阳极过电势的增添,植酸对A3钢的缓蚀感化增大;在不异过电势前提下,跟着植酸浓度增添,A3钢的侵蚀电流逐步减小,当植酸浓度为1%时侵蚀电流**小,当浓度持续增添至2%时,A3钢的侵蚀电流反而增大。按照电化学实际可知,缓蚀剂对电极反映的阻化感化能够看做是笼盖层的“封锁效应”,产生极化的首要缘由是因为缓蚀剂在电极外表吸附并与电极外表的原子反映,从而天生了一层掩护膜,笼盖了电极外表的活性中间,因此减缓了侵蚀。按照尝试测试的阳极侵蚀电流密度,可计较出植酸在A3钢外表的笼盖度θ  
       θ=1-J/J0 [4]
 式中J J0 别离为在不异过电势η(本尝试取η=0.5v)前提下,NaCl溶液中含有植酸和不含植酸时的A3钢阳极电流密度,按照图1与上式可求出在η=0.5v时,差别浓度植酸在A3钢外表的笼盖度θ,成果见表1。
                            表1  A3钢外表的笼盖度与植酸浓度的干系
                   Tab1 The relation on the overcast rate of A3 steel surface and the concentration of Phytic Acid
    从表1能够看出,跟着植酸浓度增大,θ值增添, A3钢外表的活性中间被笼盖的越多,其侵蚀电流越小,当植酸浓度为1.00%时θ值****,对应的侵蚀电流**小,随后当植酸浓度持续增大时,θ值反而降落,侵蚀电流反而增添,这能够因为少许植酸份子从A3钢外表零落而至。 
2.2 交换阻抗尝试
按照等效电路道理,能够从交换阻抗谱获得溶液电阻Rl、电荷通报反映极化电阻Rp和电极外表双电层电容Cd等首要的侵蚀参数。在高频区规模内, 电极反映首要由电化学反映步骤节制[5],在低频区,电极反映首要遭到浓差极化节制。
尝试测试了差别植酸浓度时A3钢电极的交换阻抗谱,成果见图2。
 图2 差别浓度植酸前提下A3钢的交换阻抗谱
Fig2  A.C. Impedance picture of A3 steel in Phytic Acid with the different concentration
从图2能够看出,跟着植酸浓度的增添,A3钢电极在高频区的容抗弧会增大。这标明植酸的插手使得A3钢电极外表的电荷通报遭到了按捺,从而增大了A3钢电极的极化电阻,减缓了A3钢的侵蚀;从图2能够获得溶液电阻R1、电荷通报反映极化电阻Rp,并计较获得A3钢电极外表的双电层电容Cd[6]成果见表2。
                        表2 差别浓度植酸对A3钢的侵蚀参数的影响
                             Tab2  The impedance parameter of A3 steel in Phytic Acid with the different concentration
 
从表2可知,跟着植酸浓度的增添,溶液电阻R1和反映极化电阻Rp均随之增添,但R1增添的幅度不较着,这是因为植酸自身是一种弱的电解质,因此植酸浓度的增添会致使溶液电阻的增大;而电荷通报反映电阻Rp跟着植酸浓度的增添而较着增大,由此看出植酸的插手障碍了A3钢电极的电荷通报,从而按捺了A3钢基体的侵蚀。同时,跟着植酸量的增添,A3钢外表的双电层电容Cd显现出逐步减小的趋向,这能够是因为A3钢基体外表与植酸天生一层络合物膜,当植酸浓度较小时,天生的膜较薄,因此极化电阻较小,跟着植酸浓度增大,天生的膜不时加厚,极化电阻不时增添,因此双电层电容Cd值降落,当浓度到达某一临界值今后,A3钢基体外表的络合物膜已发展完美,其极化电阻到达****,Cd值达**小;当植酸浓度持续增至2.00%时,由测试可知,极化电阻反而减小,双电层电容反而增大。由此咱们能够揣度,植酸浓度到达较适合值时,有益于A3钢基体外表掩护膜的不变。
2.3 植酸浓度的变更对A3钢的塔费曲线的影响
按照塔菲曲线图,咱们能够求出A3钢侵蚀进程中的自侵蚀电位、自侵蚀电流和塔菲斜率等首要参数。此中**经常使用的方式是反推法[7] [8]。尝试测试了差别浓度植酸时A3钢的塔菲曲线,成果见图3。
  图3 差别浓度植酸中A3钢电极的塔菲曲线
Fig3  The Tafel curves of A3 steel in Phytic Acid with the different concentration
由图3可知,跟着植酸浓度的增添,A3钢电极的自侵蚀电位正移,自侵蚀电流密度逐步降落;阳极极化度Pa和阴极极化度Pc测试成果见表3。
  表3 差别浓度植酸中A3钢的侵蚀参数
Tab 3    The corrosion parameter of A3 steel in Phytic Acid with the different concentration
按照表3可知:跟着植酸浓度的增添,阳极极化度Pa增添,阴极极化度Pc不表现出较着变更纪律;由此咱们能够判定,植酸对A3钢具备杰出的缓蚀感化,它增添了阳极极化,是一种典范的阳极型缓蚀剂。
2.4 SEM测试
将A3钢置于不含植酸的NaCl溶液和含0.75%植酸的NaCl溶液中,别离停止线性伏安扫描,扫描从开路电位起头,停止电位为0.4V,扫描速度为0.5mv/s,尝试温度为30℃。尝试竣事后,对A3钢外表停止SEM测试,成果见图5,此中(a)图为不含植酸的NaCl溶液中A3钢外表侵蚀状态,(b)图为含0.75%植酸的A3钢外表侵蚀状态。
从图5能够看出,在不加植酸的NaCl溶液中,A3钢产生了较着的侵蚀,而在植酸含量为0.75%的NaCl溶液体系中,A3钢的侵蚀较着削弱。申明在3.50%的NaCl溶液中,植酸对A3钢的侵蚀具备较着的按捺感化。
 
3.论断
(1)    在3.50%NaCl溶液中,跟着植酸浓度的增添,对A3钢外表的笼盖度也随之增添,侵蚀电流降落,植酸对A3钢具备缓蚀感化。
(2) 经由进程交换阻抗图发明,跟着植酸浓度的增添, A3钢电极的电荷通报电阻较着增大,标明植酸按捺了A3钢的侵蚀。
(3) 经由进程塔菲曲线发明,跟着植酸浓度的增添,A3钢的自侵蚀电流降落,自侵蚀电位降低,阳极极化度增大,从而标明植酸是一种阳极型缓蚀剂。
 
.参考文献:
[1] 柳鑫华,梁精华,芮玉兰  海水轮回冷却水体系钼酸盐及钨酸盐缓蚀剂的研讨近况及瞻望[J]. 洗濯天下 2006 ,22(1) :20~24
[2] 李文戈  肌醇六磷酸酯的特征及其在金属防腐中的利用[J].古代化工 2001,9(21):9~10
[3] 赵地顺 刘会茹  徐智策  庞登甲  王春芳  植酸盐缓蚀剂及其机理研讨[J].高档化学学报 2005,2(2):334~336
[4] 辜敏∗   李强   鲜晓红  卿胜兰   刘克万 PEG-Cl感化下的铜电结晶进程研讨[J].化学学报 2007,10(65):881~886
[5] 周琼花, 曾爱香, 朱志平, 杨道武, 彭木林 吐温- 80 对碳钢在硫酸溶液中的缓蚀感化研讨[J].长沙理工大学学报( 天然迷信版)2005,2(3):89~91
[6] 查全性等 著 电极进程能源学导论[M].北京:迷信出书社,2002:226
[7] 刘秀晨 安成强等 主编 金属侵蚀学[M].北京:国防产业出书社,2002:71~72
[8] A.Y. El-Etre, Inhibition of acid corrosion of carbon steel using aqueous extract
of olive leaves,[J]Journal of Colloid and Interface Science 314 (2007) 578~583

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