一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，通过以下方法制备：（1）将氯化钠用去离子水溶解，氯化钠的质量百分比为1~5％；（2）向氯化钠水溶液中以5~6:4~5:5~6的质量比分别添加钨酸钠、硝酸铈和中性红，所述钨酸钠、硝酸铈和中性红在氯化钠水溶液中总的质量百分比为0.14~0.17%，30℃下恒温搅拌10分钟。本发明专利技术用于碳钢在中性介质中的防腐处理，可有效防止或减缓在高Cl-离子溶液中Cl-对碳钢的腐蚀作用，缓蚀能力显著，使用方法简单，生产成本低，绿色环保，可有效解决碳钢在中性介质中的腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂
本专利技术涉及工业循环冷却水系统领域的一种用作碳钢防腐的复合缓蚀剂。
技术介绍
每年有大量的金属材料因为发生腐蚀而损耗，造成了巨大的经济损失。碳钢是目前应用最广泛的金属材料之一，石油和化工设备约有80％是用铁碳合金制造的。碳钢是一种耐腐蚀性较差的钢材，尤其在高腐蚀性的工作环境中(如海水介质中)，腐蚀成为更严重的问题。缓蚀剂是一种在腐蚀体系中添加少量即可使金属腐蚀速率降低的物质，可以防止或减缓工程材料腐蚀的化学物质或复合物质，它的用量很小，一般为0.1％～1％，但效果显著。缓蚀剂防腐技术由于其具有操作简单、见效快、能保护整个系统等优点，而被广泛应用于各种领域。目前，碳钢的缓蚀剂防腐蚀技术虽然已有较多应用，但在有氯离子存在的介质中所用缓蚀剂缓蚀效率仍然不是很高，这主要是由于氯离子长期在循环水中＞1000mg/L有极高的极性促进腐蚀反应，又有很强的穿透性，容易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙腐蚀和孔蚀。另外，由于一些传统缓蚀剂的添加量较大，所以其成本较高。工业生产中对海水的应用较多，如常用海水作为工业循环水，其中的Cl-离子对碳钢的腐蚀作用很大。在工业上采用循环冷却水技术时通常要考虑到设备的腐蚀问题，铬酸盐类缓蚀剂最早用于冷却水系统的防腐，缓蚀性能优良、成本低廉，但受铬离子(铬有毒，可致癌)的环境排放指标的严格限制，将逐步被淘汰。目前国内广泛采用的磷系缓蚀剂，虽然无毒，价格低廉，却在排放时易引起水源的营养化，对环境也有不良影响。因此研究Cl-离子介质中缓蚀效率高、环境友好、成本低廉的缓蚀剂具有很好的应用前景和实用价值。已有文献报道以及本课题组的研究表明，钨酸钠、硝酸铈和中性红属于环境友好型缓蚀剂，但在中性介质中单独作为缓蚀剂对碳钢进行防腐，有两个主要的缺点：第一，用量大，相应的成本高，不利于工业的生产应用；第二，缓蚀性能不稳定。单纯使用一种缓蚀剂，其在钢片形成的缓蚀膜并非十分致密，阻止侵蚀性离子的效果不如铬酸盐。因此，本专利技术选择环境友好的组分物质钨酸钠、硝酸铈以及中性红，进行复配，利用组分物质之间的缓蚀协同效应，在提高缓蚀性能的同时，显著降低缓蚀剂的用量。此缓蚀剂的使用方法简单，成本低，绿色环保，对于在中性介质中的碳钢具有极强的缓蚀效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，该缓蚀剂可有效防止或减缓在高Cl-离子溶液中Cl-对碳钢的腐蚀作用，缓蚀能力显著，使用方法简单，生产成本低，绿色环保，可有效解决碳钢在中性介质中的腐蚀问题。为达到以上技术目的，本专利技术提供以下技术方案。一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，该复合缓蚀剂通过以下方法制备：(1)将氯化钠用去离子水溶解，得到氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分比为1～5％；(2)向氯化钠水溶液中以5～6:4～5:5～6的质量比分别添加钨酸钠(Na2WO4)、硝酸铈(Ce(NO3)3)和中性红(C15H17ClN4)，所述钨酸钠、硝酸铈和中性红在氯化钠水溶液中总的质量百分比为0.14～0.17％，30℃下恒温搅拌10分钟，得到(Na2WO4)-Ce(NO3)3-C15H17ClN4(简写为：W-Ce-C15H17ClN4)复合缓蚀剂。将所述W-Ce-C15H17ClN4复合缓蚀剂用于碳钢在中性介质中的防腐处理。所述中性介质除含Cl-的NaCl溶液，还包括其它呈中性的盐溶液，也包括呈中性的水介质。该含有中性介质的W-Ce-C15H17ClN4复合缓蚀剂缓蚀性能优良、用量小、具有环境友好和绿色环保的特性，可用于碳钢在中性介质中的防腐。其优良的缓蚀性能依赖于该缓蚀剂与被保护金属表面形成的稳定配合物，也依赖缓蚀剂成分之间的缓蚀协同效应。由于中性红(C15H17ClN4)分子中含有4个氮原子，其中两个N杂原子为六元杂环(吡嗪环)，从而具有丰富的孤对电子和π电子，是良好的螯合配体，可以与Ce3+离子的外层空d5s1轨道和WO42-中的W(Ⅵ)所剩余的2条d2sp3空轨道作用形成大分子配合物，所形成的配合物，可吸附在钢片表面，形成一层致密而均匀的缓蚀膜，从而隔绝了腐蚀介质与钢片表面，起到了很好的隔离缓蚀作用。因此，选用钨酸钠、硝酸铈和中性红按照一定的比例浓度进行复配，能够充分利用这三种组分试剂之间的缓蚀协同效应，提高其缓蚀性能。对该复合缓蚀剂进行环保数据的分析和检验如下：中国医学预防中心药理室已对钨酸钠和硝酸铈在18～19℃温度下，对小白鼠进行灌胃后发现：钨酸钠的LD50(半数致死剂量)为1782mg/kg左右，硝酸铈的LD50为4200mg/kg左右，这些其数据都远远大于500mg/kg的低毒性下限标准，因此，钨酸钠和硝酸铈现已经被确认为是一种低毒、不造成环境公害的物质。另外，对所制备的三元复合缓蚀剂进行环保性能检测，生物毒性参照美国MICROTOX及中国科学院南京土壤所提出的急性毒性标准检测，均未检测出毒性。该缓蚀剂的各项指标也完全符合国家标准：GB/T14848-93《地下水质量标准》、GB8978-1996《污水排放综合标准》、GB15618-1995《土壤环境质量标准》。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)该复合缓蚀剂缓蚀性能优良，用量小，复合缓蚀剂0.17％的添加量与0.1％～1％的缓蚀剂添加标准要求相比，添加量较小，可实现低成本目标；(2)与传统的缓蚀剂相比，该复合缓蚀剂绿色无毒，有利于环保；(3)该复合缓蚀剂添加方法极为简便(只需将三种物质按一定比例浓度添加到腐蚀介质中进行搅拌便可使用)，我国稀土和钨酸盐储量丰富，因此原料来源广，成本较低，便于工业推广应用。附图说明图1是不同缓蚀剂在腐蚀溶液中对碳钢的缓蚀效率曲线图2是35℃空白组(3.5％的NaCl溶液)试样体视显微图图3是35℃在加入W-Ce-C15H17ClN4复合缓蚀剂的3.5％NaCl溶液中，浸泡试样的体视显微图具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。一、(Na2WO4)-Ce(NO3)3-C15H17ClN4(简写为：W-Ce-C15H17ClN4)复合缓蚀剂的制备实施例1：将一定量的氯化钠用去离子水溶解，得到质量分数为3.5％的氯化钠溶液，以此作为碳钢的腐蚀介质；分别称取不同质量的Na2WO4、Ce(NO3)3和C15H17ClN4溶于氯化钠溶液中，构成不同配比下(600mg/LNa2WO4、500mg/LCe(NO3)3和100～1000mg/LC15H17ClN4)的W-Ce-C15H17ClN4复合缓蚀剂。在磁力搅拌器下恒温(30℃)搅拌10分钟，待几种化合物在NaCl的水溶液中充分溶解并反应后，即得不同配比的W-Ce-C15H17ClN4复合缓蚀剂。二、W-Ce-C15H17ClN4复合缓蚀剂的性能测试碳钢试样处理：将30mm×20mm×2mm的碳钢试样依次以400#、600#、800#砂纸进行打磨，然后用丙酮和乙醇清洗以去除试样表面的油脂，最后放入干燥器里干燥。为确保实验的可靠性，采用平行挂样法挂样。中性腐蚀溶液：使用溶液质量分数为3.5％的NaCl溶液。(1)失重法测试缓蚀剂缓蚀效率将处理后的碳钢试样精确称重，悬浸于不含缓蚀剂和含有Na2WO4、Ce(NO3)3、C15H17ClN4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，该复合缓蚀剂通过以下方法制备：(1)将氯化钠用去离子水溶解，得到氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分比为1～5％；(2)向氯化钠水溶液中以5～6:4～5:5～6的质量比分别添加钨酸钠Na2WO4、硝酸铈Ce(NO3)3和中性红C15H17ClN4，所述钨酸钠、硝酸铈和中性红在氯化钠水溶液中总的质量百分比为0.14～0.17％，30℃下恒温搅拌10分钟，得到(Na2WO4)‑Ce(NO3)3‑C15H17ClN4复合缓蚀剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，该复合缓蚀剂通过以下方法制备：(1)将氯化钠用去离子水溶解，得到氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分比为1～5％；(2)向氯化钠水溶液中以5～6:4～5:5～6的质量比分别添加钨酸钠Na2WO4、硝酸铈Ce(NO3)3和中性红C15H17ClN4，所述钨酸钠、硝酸铈和中性红在氯化钠水溶液中总的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑超超，庄稼，张洪旭，梁秋梅，曾宪光，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51