鉬酸鹽與磷酸鹽複配緩蝕劑的研究
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- 分類：钼的知識
- 發佈於：08 一月 2013
- 作者 jinfeng
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1 實 驗
用220#,280#,600#的水磨砂紙通過水磨機打磨試片,再用1#,3#,5#的金相砂紙磨試片,直到試片 光滑明亮,無蝕坑.用無水乙醇擦洗剛磨好的試片,再用幹棉花擦幹,然後用分析天平將擦幹擦淨的試片稱重.以自來水作介質配製適當濃度的緩蝕劑溶液,將釣魚 線(絲線)拴在試片小孔上,掛片,使試片浸泡於緩蝕劑溶液中,並將恒溫搖床恒溫至所需溫度(25℃或50℃).恒溫浸泡24小時後,取出試片,觀察記錄試 片表面和溶液的變化現象.用014mol/ L的CuSO4溶液40ml , 011mol/ L的HCl溶液15ml , 10 %的NaCl溶液20ml的混合溶液對試片作酸滴實驗,記錄酸滴時間(液滴由藍色變紅色所需時間).用濾紙吸幹試片,再用橡皮將試片表面擦淨,然後用無水 乙醇擦洗,接著用棉花擦幹,在分析天平上稱重試片.用遊標卡尺量試片的長,寬,厚.
2 實驗結果及資料處理
通過實 驗,獲得了大量的資料以及試片的表面狀態和溶液變化現象,分別列於以下表格中.資料處理: Vco rr=(m0- m1)/(S t); VL=(Vco rr/ρ)×8176 ;η= [(V0- Vco rr)/ V0]×100 %(一)介質溫度為25℃時的緩蝕實驗
表1 鉬酸鹽單成分時的緩蝕效果( 25℃)
|
濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
0 |
01123 |
01140 |
10048 |
- |
亞重腐蝕,黃色鏽斑較渾濁,有黃色沉澱 |
|
501151 |
01170 |
10068 |
- |
22176 |
嚴重腐蝕較渾濁,有黃色沉澱 |
|
1001137 |
01160 |
10053 |
- |
11138 |
嚴重腐蝕較渾濁,有黃色沉澱 |
|
50 |
01097 |
01110 |
10038 |
21114 |
嚴重腐蝕較渾濁,有黃色沉澱 |
|
100 |
01041 |
01050 |
10016 |
66167 |
有腐蝕較渾濁,有黃色沉澱 |
|
250 |
01043 |
01050 |
10017 |
65104 |
有腐蝕較清澈,有黃色沉澱 |
|
500 |
01041 |
01050 |
10016 |
66167 |
有腐蝕較清澈 |
|
1000 |
01035 |
01040 |
10014 |
71154 |
有腐蝕較清澈 |
從 表1可看出,鉬酸鹽單組分用作緩蝕劑,緩蝕率隨鉬酸鹽濃度的增大而增加,也就是說濃度大效果更好.當濃度太低(如5,10mg/ L)時,反而會加快腐蝕,這是因為鉬酸鹽是陽極型緩蝕劑.但該試片表面的酸滴實驗時間均不長(小於3秒),表明膜的耐蝕性差.MoO2 -4是一種弱氧化劑, MoO2 -4與基體金屬發生下列反應: Fe2 ++ MoO2 -4→[ Fe2 +……MoO2 -4]→[ Fe3 +……MoO2 -4]→[ Fe—MoO2—Fe2O3] ,產物[ Fe—MoO2—Fe2O3] ,即為鈍化膜的主要成分.鉬酸鹽單獨使用時,低濃度的MoO2 -4不足以在基體上形成具有保護作用的膜層,只有當濃度提高到一定的量級,具有保護作用的鈍化膜才能形成,而要建立完整有效的緻密保護膜層,由於其氧化性 弱,所以需要相當高的濃度.
表2 鉬酸鹽250mg/ L時與磷酸鹽複配的情況( 25℃)
|
濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
50 |
01028 |
01030 |
10011 |
77124 |
膜層均勻,有白點突起較清澈,有白色絮狀物 |
|
6215 |
01040 |
01050 |
10015 |
67148 |
無明顯腐蝕較清澈,有白色絮狀物 |
|
8313 |
01042 |
01050 |
10016 |
65185 |
表面腐蝕均勻較清澈,有白色絮狀物 |
|
250 |
01020 |
01020 |
10008 |
83174 |
表面腐蝕均勻清澈,有白色絮狀物 |
酸滴實驗時間很短,大約2秒鐘.從表2可看出,在Na2MoO4濃度為250mg/ L時,鉬酸鹽與磷酸鹽複配的緩蝕效果較好.
表3 鉬酸鹽濃度100mg/ L時與磷酸鹽複配的情況( 25℃)
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濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
200 |
1030 |
01030 |
10023 |
75161 |
部分紅鏽,灰色,半邊好變黃,有較多紅鏽沉積 |
|
250 |
1010 |
01010 |
10008 |
91187 |
光澤度好,略有氣泡清澈 |
|
33130 |
10040 |
10050 |
10003 |
96175 |
光澤度好,無氣泡清澈 |
|
500 |
1000 |
01000 |
10000 |
100100 |
光亮如初,手感光滑最清澈 |
|
6215 |
01000 |
01000 |
10000 |
100100 |
光亮有極少白色絮狀物 |
|
83130 |
10030 |
10030 |
10001 |
97156 |
光澤度好,無明顯腐蝕清澈,有白色絮狀物 |
|
1000 |
10040 |
10050 |
10003 |
96175 |
光澤度好,無明顯點狀膜變黃,有少量紅鏽 |
|
2500 |
10050 |
10060 |
10002 |
95193 |
光澤度好,無明顯腐蝕清澈,有白色絮狀物 |
從 表3可看出,鉬酸鹽與磷酸鹽複配,當鉬酸鹽濃度為100mg/ L時, Na3PO4溶液濃度> 25mg/ L時,緩蝕率均大於90 % ,而50mg/ L時最佳.鉬酸鹽和磷酸鹽抑制陽極反應的機理,可能是一部分MoO2 -4和PO3 -4滲透進入點蝕坑的酸性環境中,形成磷鉬雜多酸根離子被吸附在膜中,使膜帶負電荷,並與Fe2 +反應形成不溶性的鉬酸鐵沉積在活性溶解的鋼鐵表面上,從而使膜的選擇性由陰離子轉變為陽離子,阻止了點蝕的發展;另一部分MoO2 -4在酸化的點蝕坑內被還原並與Cl-反應生成穩定的鹵化物MoCl3,使已發生點蝕的鐵再鈍化.還有一部分MoO2 -4將低價鐵氧化,自身被還原為Mo4 +, Mo4 +能優先吸附在膜的深處,形成一層較厚而疏鬆的MoO2鈍化膜,該膜由於不能阻止陰,陽離子的穿透,對鋼鐵表面的活性腐蝕並沒有明顯的抑制作用,而在膜的 表層,由於氧的濃度較大,使得Mo6 +能大量吸附於金屬基體後,再形成難溶的FeMoO4沉積在鋼鐵表面和MoO2膜上,溶解氧的協同作用有助於FeMoO4向Fe2(MoO4)3轉化,從 而促進鈍化膜的形成,該層鈍化膜雖然較薄,卻能抑制腐蝕介質透過鋼鐵/膜的介面,限制了MoO2的進一步形成與發展.
表4 鉬酸鹽濃度50mg/ L時與磷酸鹽複配的情況( 25℃)
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濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
500 |
1021 |
01020 |
10008 |
82193 |
灰,綠,紅色局部腐蝕大量紅鏽 |
|
6215 |
01013 |
01010 |
10005 |
89143 |
灰,綠,紅色局部腐蝕大量紅鏽 |
|
8313 |
01029 |
01030 |
10011 |
76142 |
灰,綠,紅色局部腐蝕大量紅鏽 |
|
2500 |
10030 |
10030 |
10001 |
97156 |
好澄清 |
從表4可知, Na2MoO4為50mg/ L時,緩蝕率隨磷酸鹽濃度的增大成上升趨勢, Na3PO4為250mg/ L時最好.(二)介質溫度為50℃時的緩蝕實驗
表5 鉬酸鹽濃度25mg/ L時與磷酸鹽複配的情況( 50℃)
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濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
500 |
1074 |
01080 |
10028 |
39184 |
有腐蝕有大量紅鏽 |
|
6215 |
01055 |
01060 |
10021 |
55128 |
有腐蝕有大量紅鏽 |
|
8313 |
01058 |
01070 |
10022 |
52185 |
有腐蝕有大量紅鏽 |
|
2500 |
107101 |
08701 |
00276 |
42128 |
有腐蝕有大量紅鏽 |
緩蝕效果不好.
表6 鉬酸鹽濃度50mg/ L時與磷酸鹽複配的情況( 50℃)
|
濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
500 |
1042 |
01050 |
10016 |
65185 |
局部灰,紅色腐蝕有紅鏽及白色絮狀物 |
|
6215 |
01039 |
01040 |
10015 |
68129 |
局部灰,紅色腐蝕有紅鏽及白色絮狀物 |
|
8313 |
01021 |
01020 |
10008 |
82193 |
局部灰,紅色腐蝕有紅鏽及白色絮狀物 |
|
2500 |
1000 |
01000 |
10000 |
10010 |
無腐蝕,光亮清澈 |
緩蝕效果隨磷酸鹽濃度的增大而增加,磷酸鹽濃度> 8313mg/ L時,效果與25℃的相同配方相當.
表7 鉬酸鹽濃度100mg/ L時與磷酸鹽複配的情況( 50℃)
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濃度 (mg/ L) |
Vcorr (g/ m2 h) |
VL (mm/y) |
失重 (g) |
η (%) |
試片表面溶 液 |
|
500 |
1102 |
01120 |
10039 |
17107 |
半邊腐蝕半邊好,有膜有紅鏽 |
|
6215 |
0111 |
20113 |
01004 |
38194 |
半邊腐蝕半邊好,有膜有紅鏽 |
|
8313 |
01013 |
01010 |
10005 |
89143 |
無明顯腐蝕較清 |
|
2500 |
1013 |
01010 |
10005 |
89143 |
無明顯腐蝕均勻的點膜較清 |
Na3PO4濃度> 8313mg/ L時緩蝕效果較好,但相對25℃的相同配方則效果明顯不如.比較表6和表7可知, 50℃時100mg/ L的Na2MoO4溶液與磷酸鹽複配對碳剛的緩蝕效果不如50mg/ L的Na2MoO4溶液與磷酸鹽複配的緩蝕效果.
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