一种用于铁器保护的缓蚀剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在ｐＨ＝４－５的Ｈ２ＳＯ４水溶液中加入三乙醇胺和碘化钾，其中三乙醇胺∶碘化钾的摩尔比为５０－１５０∶１。本发明专利技术通过有机缓蚀剂之间的协同作用，以提高低毒缓蚀剂在铁表面吸附层的致密度、稳定性，提高缓蚀效果，从而得到符合文物保护使用的低毒高效的有机型缓蚀剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于保护铁器以避免铁器氧化的缓蚀剂。
技术介绍
古代铁器是我国重要的一类文化遗产，数量巨大，价值很高，长期以来面临着腐蚀 严重的问题。尤其是室外的大型铁器，由于其所处环境难以人为长期有效控制，其保护工作 难度更大。缓蚀和缓蚀剂作为铁器保护中重要的技术环节，是铁器保护工作的重要方面，应 该开展较为系统的研发工作。目前铁品保护中使用的缓蚀剂，多数为传统的单一作用型缓蚀剂，其对于铁器的 缓蚀效果很有限。单一的三乙醇胺首先会以鐺离子的形式在金属表面上发生物理吸附，进 而通过化学吸附方式起到缓蚀作用。但由于三乙醇胺但由于该鐺离子带有正电荷，因而它 必须在带负电荷的金属表面才能很好的被金属所吸附。然而，铁的表面带有正电荷，因而该 鐺离子难以吸附在金属表面。
技术实现思路
本专利技术是基于“十一五”国家科技支撑计划项目课题“铁质文物综合保护技术研 究”(课题编号2006BAK20B03)的专利申请。本专利技术的目的在于提供一种用于铁器保护的缓蚀剂。为实现上述目的，本专利技术提供的缓蚀剂，是在pH = 4-5的H2SO4水溶液中加入三乙 醇胺和碘化钾，其中三乙醇胺碘化钾的摩尔比为50-150 1 ；三乙醇胺和碘化钾的总量 与H2SO4水溶液之间的体积比例为1 5-7。由
技术介绍
可知，加入KI后，碘离子则可以首先吸附在带正电的铁表面，使铁表 面带有负电荷，结果该鐺离子便可进一步吸附在铁表面，从而更加提高三乙醇胺的缓蚀效^ ο本专利技术通过有机缓蚀剂之间的协同作用，以提高低毒缓蚀剂在铁表面吸附层的致 密度、稳定性，提高缓蚀效果，从而得到符合文物保护使用的低毒高效的有机型缓蚀剂。附图说明图1为低硅高硫白口铁未用缓蚀剂的显微形貌；图2为低硅高硫白口铁经本专利技术缓蚀剂缓蚀后的显微形貌；图3为低硅高硫白口铁在本专利技术缓蚀剂加入前后的极化曲线；图4为低硅高硫白口铁在本专利技术缓蚀剂加入前后的交流阻抗图谱。具体实施例方式由于三乙醇胺具有优良的乳化性和较小腐蚀性，在金属保护中具有广泛的应用，而Γ对铁也具有很好的缓蚀作用，Γ能在铁-溶液界面发生特性吸附和静电吸附而引起的覆盖效应。文物中的铁质文物其成份大都为低硅高硫白口铁，因此本专利技术采用低硅高硫白口 铁作为模拟样片，考察PH = 5的H2SO4溶液中三乙醇胺和碘化钾(KI)对其的缓蚀作用。试验样品及试验方法(1)试验样品低硅高硫白口铁，圆形，规格Φ44mm，成分分析数据C 3. 76%, Si 0. 13%, Mn 0. 18%, S 1. 18%, P 0. 23% ；(2)静态挂片试验低硅高硫白口铁经除油、逐级打磨、清洗和干燥处理。腐蚀介 质为PH= 5 WH2SO4溶液，室温下浸泡7天。浸泡结束后用硬橡皮擦除腐蚀产物至白口铁 表面光亮，经去离子水、丙酮清洗后至恒重，由试样的失重计算腐蚀率和缓蚀率。(3)扫描电镜分析采用日立公司S-3600N扫描电镜和EDAX公司DX-IOOx射线能 量色散谱仪，加速电压20kv，样品喷碳后直接观察。(4)动电位扫描采用CS300电化学测试系统进行极化曲线测量。工作电极低硅高 硫白口铁用环氧树脂封装，暴露面积为Icm2，再用金相砂纸逐级打磨。参比电极选用饱和甘 汞电极，辅助电极为钼电极。数据处理采用corrTest电化学测试系统腐蚀分析软件，扫描 范围为1.2V，扫描速度为2mv/s。(5)电化学交流阻抗采用普林斯顿283A电化学工作站和普林斯顿5210锁相放大 器，在室温自腐蚀电位下进行，数据处理采用普林斯顿283A阻抗分析软件系统，测量频率 范围为105Hz 5mHz，开路电位为0。采用饱和甘汞电极为参比电极，钼电极为辅助电极。 采用环氧树脂封装的低硅高硫白口铁为工作电极，其暴露面积为1cm2。(6)静态挂片试验将低硅高硫白口铁片悬挂浸泡在不同浓度的缓蚀剂中进行失重实验。将加入不同缓蚀剂的失重数据与没有加入缓蚀剂的失重数据(空白数据)进行计算，可得出缓蚀率。缓 蚀率越高，缓蚀效果越好。静态挂片试验结果详见表1 表1 静态挂片失重结果(室温，7天)<table>table see original document page 5</column></row><table>在pH = 5的H2SO4溶液中，加入三乙醇胺和KI后，低硅高硫白口铁的腐蚀速率明 显降低，起到了一定的缓蚀效果。而在三乙醇胺和KI复配摩尔比例为125 1时，缓蚀效 果较好。扫描电镜分析将失重测量后的试样进行扫描电镜分析，相同倍率(X400)下的显微分析结果见 图1、图2。在400倍下，扫描电镜观察发现，三乙醇胺和KI复配缓蚀剂加入后，低硅高硫白口 铁表面腐蚀痕迹不明显。与空白样的腐蚀表面相比，腐蚀产物显著减少。说明，三乙醇胺和 KI复配缓蚀剂对低硅高硫白口铁有一定的缓蚀效果。极化曲线低硅高硫白口铁在含有不同缓蚀剂的pH = 5的H2SO4溶液中溶液中的动电位扫描 极化曲线见图3。由图3可见，三乙醇胺和KI复配缓蚀剂加入后的低硅高硫白口铁的自腐蚀电位发 生负移现象，表明三乙醇胺和KI复配缓蚀剂主要通过抑制阴极的氧还原反应过程，从而减 缓金属腐蚀速度。交流阻抗从图4可见，空白样的交流阻抗谱在低频区出现低频收缩现象，表明出现了点蚀 现象。而当加入三乙醇胺和KI复配缓蚀剂后，交流阻抗谱的半径显著增大，且在低频区没 有出现明显的收缩现象，到了高频区才出现收缩现象。说明加入三乙醇胺和KI复配缓蚀剂 后，金属腐蚀的电化学反应电阻变大，反应得到了抑制。结论1)从静态挂片试验结果和扫描电镜观察结果来看，在pH = 5的H2SO4溶液中，力口 入三乙醇胺和KI后，低硅高硫白口铁的腐蚀速率明显降低，腐蚀产物显著减少。表明乙醇胺和KI复配缓蚀剂对PH = 5的H2SO4溶液中低硅高硫白口铁有一定的缓蚀效果。2)极化曲线分析表明三乙醇胺和KI复配缓蚀剂的加入通过抑制阴极的氧还原 反应过程，起到缓蚀作用。3)交流阻抗谱图分析表明加入三乙醇胺和KI缓蚀剂后低硅高硫白口铁的自腐 蚀电位发生负移现象，表明三乙醇胺和KI复配缓蚀剂主要通过抑制阴极的氧还原反应过 程，来减缓金属腐蚀速度。权利要求一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在pH＝4-5的H2SO4水溶液中加入三乙醇胺和碘化钾，其中三乙醇胺∶碘化钾的摩尔比为50-150∶1；三乙醇胺和碘化钾的总量与H2SO4水溶液之间的体积比例为1∶5-7。2.如权利要求1所述的用于铁器保护的缓蚀剂，其中，三乙醇胺碘化钾的摩尔比为 125 1。3.如权利要求1所述的用于铁器保护的缓蚀剂，其中，三乙醇胺和碘化钾的总量与 H2S04水溶液之间的体积比例为1 7。全文摘要本专利技术涉及一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在pH＝4-5的H2SO4水溶液中加入三乙醇胺和碘化钾，其中三乙醇胺∶碘化钾的摩尔比为50-150∶1。本专利技术通过有机缓蚀剂之间的协同作用，以提高低毒缓蚀剂在铁表面吸附层的致密度、稳定性，提高缓蚀效果，从而得到符合文物保护使用的低毒高效的有机型缓蚀剂。文档编号C23F11/04GK101831655SQ20091007980公开日2010年9月15日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日专利技术者田兴玲,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在ｐＨ＝４－５的Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］水溶液中加入三乙醇胺和碘化钾，其中三乙醇胺∶碘化钾的摩尔比为５０－１５０∶１；三乙醇胺和碘化钾的总量与Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］水溶液之间的体积比例为１∶５－７。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田兴玲，马清林，
申请(专利权)人：中国文化遗产研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]