抑制钢铁在海水中腐蚀的缓蚀剂、制备方法及其使用方法技术

技术编号:1815773 阅读:215 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种抑制钢铁在海水中腐蚀的新型缓蚀剂(简称XM-404),是由45~55%钼酸钠、25~35%磷酸三乙醇胺和15~25%磷酸二氢锌所组成。这种缓蚀剂浓度为80~230ppm时,不仅能在海水中的钢铁表面形成多重保护膜,而且当膜破损时尚具有自修复的能力,因此,它对抑制钢铁在海水中的腐蚀特别有效,缓蚀率高达99.73%。并且所需剂量小、成本低;原材料无毒、无公害;工序简单,不必预膜。(*该技术在2018年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学领域,尤其是涉及抑制钢铁在海水中腐蚀的一种新型缓蚀剂(简称XM-404)及其配制与使用方法。缓蚀剂的应用已有100多年历史,然而由于海水组份的复杂性和影响因素的多样性,直至目前,此类缓蚀剂的研究相对较少。Mehta指出,在不同盐度的海水中添加5000ppm铬酸钾可使碳钢的缓蚀率达到75%以上;添加2500ppm切削油也可达到同样的缓蚀效果。Sawant等人给出的结果是,在海水中添加低于50ppm的氨基磺胺,可使碳钢的缓蚀率达到50~90%。李海明等人的研究报告指出,由葡萄糖酸盐、有机多酸盐、钼酸盐、磷酸盐和锌盐组成的复合缓蚀剂,浓度为150ppm以上时,对海水中碳钢的缓蚀率达到90%。白荣明等人的研究报告表明,先用1800ppm预膜剂预膜,再添加50ppm的缓蚀剂,经168小时的失重试验,对海水中碳钢的缓蚀率50℃时达95.6%,80℃时达96.8%。现有的海水介质缓蚀剂存在的共同问题是缓蚀率偏低,剂量大,成本高。有的甚至使用极毒致癌物质铬酸盐,污染人类赖以生存的环境。本专利技术的目的就在于研制一种高效、廉价、无毒或低毒的新型缓蚀剂,取代以往的那些同类缓蚀剂。为实现本专利技术的目的,所采用的技术路线及其作用原理如下(1)起用缓蚀性能好,低毒无公害的钼酸钠作为主成份。众所周知钼酸钠是钢铁磷化常用的有效加速剂,若将钼酸钠与磷酸盐或磷酸酯复配,借助组份间的协同作用,定能大幅度提高缓蚀效果,同时又可大幅度降低价格较贵的钼酸钠用量。(2)利用“分子剪裁法”合成的磷酸三乙醇胺,进一步加强了醇胺基团和磷酸根之间的协同作用。它在溶解O2的协同作用下,能在钢铁表面形成磷酸三乙醇胺、γ-Fe2O3、Fe3O4和FePO4的多重保护膜,并且由于它支链多,当膜破损时尚具自修复的能力,与钼酸钠的复配性甚佳。(3)首次把磷酸二氢锌引入海水介质缓蚀剂中,它与正磷酸盐或非水解性的锌盐(如ZnSO4等)相比较具有更多的优点。磷酸二氢锌具有水解性,能在钢铁表面的阴极反应处形成不溶性的Zn3(PO4)2沉积膜,这是正磷酸盐和非水解性的锌盐所没有的。磷酸二氢锌能电离,磷酸根在溶解O2的协同作用下,与Fe++反应,在钢铁表面形成不溶性的FePO4沉积膜,其作用同正磷酸盐,而Zn++有可能以Zn(OH)2的形式形成阴极型的沉淀膜,这种膜不牢固,但能增效,其作用同非水解性的锌盐。(4)通过复配试验,达到优化组合。实验表明钼酸钠、磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌首次作为一个整体(XM-404)配合完美,协同作用十分显著,对抑制钢铁在海水中的腐蚀特别有效。抑制钢铁在海水中腐蚀的方法包括在海水中添加80ppm~230ppm的XM-404海水介质缓蚀剂及该缓蚀剂的制备与使用。这种缓蚀剂由45~55%的钼酸钠、25~35%磷酸三乙醇胺和15~25%的磷酸二氢锌所组成。缓蚀剂的组份最好配制成溶液的形式使用。A液为钼酸钠溶液,其含量为100mg/ml。B液为磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌的混合液,磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌之比为3∶2(重量比),总含量为100mg/ml。实际上B液可按下列反应式,即……(1)……(2)计算出磷酸、三乙醇胺和氧化锌的用量,通过直接反应制得。配制时取少量水,加入计算量的磷酸和三乙醇胺,充分搅拌,并静置片刻,然后加入计算量的氧化锌,继续搅拌至全溶,最后补足水量,搅匀即可。根据海水介质的重量、要求的缓蚀剂浓度以及缓蚀剂组份配比可计算出A液和B液的用量,然后先将A液加入海水介质中搅拌均匀后,再加B液,继续搅拌至缓蚀剂三组份均匀分散在海水介质中,即可投入使用。试验表明,XM-404缓蚀剂浓度为80ppm~230ppm时,A3钢经1800小时失重试验,测得的缓蚀率均达99.5%以上。当XM-404海水介质缓蚀剂浓度为80ppm时,用失重法测得该缓蚀剂对A3钢的缓蚀率高达99.73%,钢样光亮,未见宏观腐蚀。与李海明等人研究的海水中碳钢缓蚀剂(同属钼磷系)相比,缓蚀率高出9.73%,而剂量仅为后者的8/15。同时“XM-404”的缓蚀率也远远高于其它体系的同类缓蚀剂。这种新型的缓蚀剂不仅高效;剂量小,成本低;而且原材料无毒,无公害;工序简单,不必预膜,可取代以往的那些同类缓蚀剂。实施例1试验溶液为不加缓蚀剂的天然海水和加有按50%钼酸钠、30%磷酸三乙醇胺和20%磷酸二氢锌(重量百分比)配制成的XM-404海水介质缓蚀剂80ppm的天然海水。试验材料为A3钢,规格为5×2.5×0.2cm,表面积为29cm2。所用试样均经金相砂纸逐级打磨,再经自来水和无水酒精清洗,冷风吹干,置于干燥器中24小时以上,备用。实验采用失重法,试样经称重后在试验溶液中浸泡1800小时,取出的试样按GB6384-86方法处理、称重,按下列公式(3)计算钢样的腐蚀率υ,即υ(mm/y)=8.76×104×Δw/s×t×ρ……(3)式中ΔW为钢样的失重(g),S为钢样的表面积(cm2),t为浸泡时间(h),ρ为钢样的材料密度(g/cm3)。再按公式(4)计算缓蚀剂对钢铁的缓蚀率E,即E(%)=(υo-υc)/υo×100……(4)式中υo为空白的钢样腐蚀率,υc为给定缓蚀剂的钢样腐蚀率。测试结果如下缓蚀剂浓度为80ppm时,对A3钢的缓蚀率为99.73%。实施例2,方法及缓蚀剂的配方同实施例1,缓蚀剂浓度为150ppm时,对A3钢的缓蚀率为99.62%。权利要求1.一种抑制钢铁在海水中腐蚀的新型缓蚀剂,由钼酸钠、磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌所组成,其特征在于它们的配比(重量比)为钼酸钠45~55%;磷酸三乙醇胺25~35%;磷酸二氢锌15~25%。2.如权利要求1所述的一种抑制钢铁在海水中腐蚀的新型缓蚀剂,其特征在于该缓蚀剂在使用时的浓度为80ppm~230ppm。3.如权利要求1所述的一种抑制钢铁在海水中腐蚀的新型缓蚀剂,其特征在于该缓蚀剂的组份最好配制成溶液的形式使用,A液为钼酸钠溶液,含量为100mg/ml;B液为磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌的混合液,总含量为100mg/ml,磷酸三乙醇胺与磷酸二氢锌之比为3∶2(重量比)。4.一种权利要求1的新型缓蚀剂的配制方法,其特征在于(1)将钼酸钠配成含量为100mg/ml的溶液,即A液;(2)磷酸三乙醇胺与磷酸二氢锌之比为3∶2(重量比),总含量为100mg/ml的混合液,即B液,配制时先按下列反应式,即计算出磷酸、三乙醇胺和氧化锌的用量,然后取少量水,加入计算量的磷酸和三乙醇胺,充分搅拌,并静置片刻,再加入计算量的氧化锌,继续搅拌至全溶,最后补足水份即可。5.一种权利要求1的新型缓蚀剂的使用方法,其特征在于先根据海水介质的重量、要求的缓蚀剂浓度以及缓蚀剂组份配比计算出A液和B液的用量,然后把A液加入海水介质中,搅匀后再加入B液,继续搅拌至缓蚀剂各组份均匀分散在海水介质中,即可使用。全文摘要一种抑制钢铁在海水中腐蚀的新型缓蚀剂(简称XM-404),是由45~55%钼酸钠、25~35%磷酸三乙醇胺和15~25%磷酸二氢锌所组成。这种缓蚀剂浓度为80~230ppm时,不仅能在海水中的钢铁表面形成多重保护膜,而且当膜破损时尚具有自修复的能力,因此,它对抑制钢铁在海水中的腐蚀特别有效,缓蚀率高达99.73%。并且所需剂量小、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制钢铁在海水中腐蚀的新型缓蚀剂,由钼酸钠、磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌所组成,其特征在于:它们的配比(重量比)为:钼酸钠 45~55%;磷酸三乙醇胺 25~35%;磷酸二氢锌 15~25%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:郭良生黄霓裳石小燕邱富荣
申请(专利权)人:中国科学院福建物质结构研究所二部
类型:发明
国别省市:35[中国|福建]

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