氢氟酸介质中铝缓蚀剂的研制

论文摘要

在我国国民经济生产的各部门中,铝以其优良的性能(质量轻、导电性、导热好,耐腐蚀性好)被广泛用于制作成反应器、干燥器、换热器等。铝的安全区电位很低,易被腐蚀,对铝缓蚀剂的研究也在逐步扩展。前人对在酸性介质中的铝缓蚀剂方面做了大量研究工作,但在实际应用中单组分缓蚀剂存在成本过高,耐蚀温度差,污染环境等局限性,所以需要复配出一种缓蚀效果良好、抗温度和杂质干扰性强、价格低廉且环保的复合缓蚀剂。本文利用失重法,在5%氢氟酸介质中测定了近百种无机及有机化合物对铝的缓蚀效率,选取其中缓蚀效果较好的几种化合物进行缓蚀性能的研究。本文以溴代十六烷基吡啶、糠醛、三聚磷酸钠分别为研究对象,并分析其各自在5%氢氟酸溶液中的缓蚀机理,利用电化学方法和吸附理论方法计算出相关反应的一系列热力学参数。由实验得出结论:溴代十六烷基吡啶和糠醛属于混合型缓蚀剂,二者在本文涉及的温度范围内在铝表面主要进行单分子层吸附,并且符合Langmuir吸附规律。溴代十六烷基吡啶和糠醛复配后增强了对铝的极化过程的抑制作用,降低了膜电容,提高了电极电阻,并通过量子化学方法分别对它们的分子结构与缓蚀协同效应的关系进行分析。本文对多种缓蚀效果良好的物质利用正交实验方法进行复配,得到一种缓蚀性能优良的复合缓蚀剂。采用失重法,化学极化曲线法,量子力学方法,电化学阻抗法,扫描电镜方法对其进行了缓蚀性能测定与评价。实验结果表明:该复合缓蚀剂为混合型缓蚀剂,加入后可以提高铝腐蚀反应的活化能,使腐蚀电流明显降低;其抗酸性、抗温性、抗时间性均优于其各个单组份的性能;其添加后使电极膜电容明显降低,电极的表面覆盖度和膜电阻显著提高,并且反应后金属表面无非均匀腐蚀现象。综上得出该复合缓蚀剂是氢氟酸介质中铝的优良缓蚀剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 缓蚀剂概述
• 1.1 缓蚀剂定义及其发展历程
• 1.2 缓蚀剂的分类及作用机理
• 1.2.1 按缓蚀剂的化学组成分类
• 1.2.2 按缓蚀剂的物理化学机理分类
• 1.2.3 按缓蚀剂的电化学机理分类
• 1.3 缓蚀剂的性能测试与评价方法
• 1.4 铝的腐蚀及其缓蚀剂的发展情况
• 1.4.1 铝在不同介质中的腐蚀
• 1.4.2 铝用缓蚀剂的类型
• 1.4.3 海水中及中性溶液中的铝用缓蚀剂
• 1.4.4 在酸性介质中的铝用缓蚀剂
• 1.4.5 碱性介质中的铝用缓蚀剂
• 1.5 化学清洗发展情况及未来展望
• 1.6 本文选题意义及研究内容
• 1.6.1 本文选题的意义
• 1.6.2 本文的主要研究内容
• 1.6.3 本文创新点
• 2 单组分缓蚀剂的筛选
• 2.1 仪器、试剂和实验方法
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 实验条件
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 结论
• 3 单组分缓蚀剂的缓蚀性能研究
• 3.1 仪器、试剂和实验方法
• 3.1.1 仪器与试剂
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 氢氟酸溶液中溴代十六烷基吡啶对铝的缓蚀性能研究
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.3 氢氟酸溶液中糠醛对铝的缓蚀性能研究
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.4 氢氟酸溶液中三聚磷酸钠对铝的缓蚀性能研究
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.2 实验结果与分析
• 3.5 氢氟酸溶液中溴代十六烷基吡啶与糠醛的缓蚀协同效应研究
• 3.5.1 实验部分
• 3.5.2 实验结果与分析
• 4 复合缓蚀剂的研制、评价和缓蚀性能研究
• 4.1 仪器、试剂和实验方法
• 4.1.1 仪器与试剂
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 复合缓蚀剂的研制
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 复合缓蚀剂性能的评价
• 4.3.1 实验部分
• 4.3.2 实验结果与分析
• 4.3.3 复合缓蚀剂缓蚀机理分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢