本發(fā)明涉及一種緩蝕劑，具體涉及一種有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，屬于化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，我國(guó)日益向工業(yè)大國(guó)的目標(biāo)前進(jìn)。與此同時(shí)，也出現(xiàn)了一些工業(yè)難題，比如金屬的腐蝕，其給國(guó)家和人民造成的經(jīng)濟(jì)損失是不容忽視的。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域中因腐蝕造成的損失平均為國(guó)民生產(chǎn)總值的百分之三，尤其化工領(lǐng)域最嚴(yán)重。因此，控制金屬的腐蝕刻不容緩。

近年來(lái)，逐漸出現(xiàn)了許多的緩蝕方法，其中緩蝕劑以其簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。然而這些緩蝕劑帶來(lái)高效的緩蝕效率的同時(shí)也引發(fā)了一些環(huán)境問(wèn)題。它們?cè)跍p緩金屬腐蝕的同時(shí)，會(huì)釋放或產(chǎn)生一些有毒氣體或污染環(huán)境的氣體，嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致命的危害。比如對(duì)于金屬銅在酸性介質(zhì)中的腐蝕，學(xué)者們大多都選擇了含雜環(huán)的有機(jī)物，但是它們受熱會(huì)釋放出硫、氮的氧化物，這些氧化物有毒，不僅會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。

因此，當(dāng)務(wù)之急就是要尋找一種新型的、環(huán)保的、綠色的金屬緩蝕劑來(lái)抑制金屬的腐蝕，以此來(lái)減緩因金屬腐蝕造成的環(huán)境壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的新型的、環(huán)保的、綠色的復(fù)配緩蝕劑。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，其特征在于，由鉬酸鈉溶液和肉桂醛溶液復(fù)配而成。

前述的有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，其特征在于，復(fù)配后，鉬酸鈉的濃度為0.01mol/l～0.1mol/l，肉桂醛的濃度為0.005mol/l～0.02mol/l。

前述的有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，其特征在于，復(fù)配后，鉬酸鈉的濃度為0.05mol/l，肉桂醛的濃度為0.01mol/l。

前述的有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，其特征在于，稀釋鉬酸鈉所用的溶劑為蒸餾水。

前述的有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，其特征在于，稀釋肉桂醛所用的溶劑為蒸餾水。

前述的有效減緩銅在鹽酸介質(zhì)中腐蝕的綠色環(huán)保復(fù)配緩蝕劑，其特征在于，前述酸性介質(zhì)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的鹽酸溶液。

本發(fā)明的有益之處在于：

1、鉬酸鈉是一種常用的陽(yáng)極型緩蝕劑，屬于無(wú)機(jī)緩蝕劑，肉桂醛是一種醛類有機(jī)物，提取于動(dòng)植物，安全、環(huán)保、綠色，屬于有機(jī)緩蝕劑，本發(fā)明將對(duì)人體和環(huán)境都無(wú)害的鉬酸鈉和肉桂醛進(jìn)行復(fù)配，有效減少了有害緩蝕劑對(duì)環(huán)境和人類的危害，是一種環(huán)保的、綠色的復(fù)合緩蝕劑；

2、試驗(yàn)證明，無(wú)機(jī)緩蝕劑鉬酸鈉和有機(jī)緩蝕劑肉桂醛復(fù)配后發(fā)生了協(xié)同效應(yīng)，使得金屬銅表面形成了一層吸附膜，該膜的致密度好，覆蓋度大，有效地阻止了腐蝕離子對(duì)銅表面的腐蝕，減小了金屬銅的腐蝕速率，具有較好的緩蝕效果，延長(zhǎng)了金屬銅的使用壽命；

3、本發(fā)明的復(fù)配緩蝕劑制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是25℃時(shí)，銅在不同濃度的單一鉬酸鈉緩蝕劑中的tafel極化曲線；

圖2是25℃時(shí)，銅在不同濃度的單一鉬酸鈉緩蝕劑中的nyquist曲線；

圖3是25℃時(shí)，銅在不同濃度的復(fù)配緩蝕劑中的tafel極化曲線；

圖4是25℃時(shí)，銅在不同濃度的復(fù)配緩蝕劑中的nyquist曲線；

圖5是25℃時(shí)，銅在不同濃度的復(fù)配緩蝕劑中的bode曲線；

圖6是在酸性介質(zhì)中，不同緩蝕劑的緩蝕效率比較圖；

圖7(a)是金屬銅在15％鹽酸中的sem圖；

圖7(b)是金屬銅在0.05mol/l鉬酸鈉溶液中的sem圖；

圖7(c)是金屬銅在0.05mol/l鉬酸鈉+0.01mol/l肉桂醛復(fù)配溶液中的sem圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。

一、配制鉬酸鈉溶液

鉬酸鈉為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑，分析純，白色固體晶粒。

用分析天平稱取適量鉬酸鈉晶體顆粒，溶解于一定體積的蒸餾水中，得到鉬酸鈉溶液。

鉬酸鈉是一種常用的陽(yáng)極型緩蝕劑，屬于無(wú)機(jī)緩蝕劑，對(duì)人體和環(huán)境都無(wú)害。

二、配制肉桂醛溶液

肉桂醛為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑，分析純，深黃色油狀液體。

用量筒稱量一定體積的肉桂醛，用一定體積的蒸餾水進(jìn)行稀釋，得到肉桂醛溶液。

肉桂醛是一種醛類有機(jī)物，提取于動(dòng)植物，安全、環(huán)保、綠色，屬于有機(jī)緩蝕劑，對(duì)人體和環(huán)境都無(wú)害。

三、復(fù)配

取適量鉬酸鈉溶液和適量肉桂醛溶液，將兩種溶液混合到一起，攪拌均勻即可，復(fù)配后，鉬酸鈉的濃度為0.01mol/l～0.1mol/l，肉桂醛的濃度為0.005mol/l～0.02mol/l。

在本實(shí)施例中，復(fù)配后，鉬酸鈉的濃度為0.05mol/l，肉桂醛的濃度為0.01mol/l。

本發(fā)明將對(duì)人體和環(huán)境都無(wú)害的鉬酸鈉和肉桂醛進(jìn)行復(fù)配，有效減少了有害緩蝕劑對(duì)環(huán)境和人類的危害，是一種安全型復(fù)合緩蝕劑。

四、性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)及結(jié)果

1、性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

(1)處理金屬銅樣品

先用線切割法將銅片加工成規(guī)格為ф14.5mm×3mm的圓片，然后把樣品測(cè)試面用400#、800#、1000#和1200#的金相砂紙逐級(jí)打磨，再用拋光機(jī)拋光，最后依次用丙酮、乙醇和重蒸水清洗，干燥后備用。

(2)對(duì)金屬銅樣品進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)

以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的鹽酸溶液為酸性介質(zhì)，將金屬銅樣品放入不同濃度的50ml單一鉬酸鈉緩蝕劑中(25℃)和不同濃度的60ml復(fù)配緩蝕劑中(25℃)，浸泡12h-18h，然后取出置于20ml的鹽酸溶液中待測(cè)。

(3)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試

對(duì)浸泡后的金屬銅樣品進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括：極化曲線和阻抗曲線(均重復(fù)三次)，同時(shí)利用軟件對(duì)所得曲線進(jìn)行擬合，得到腐蝕動(dòng)電位擬合參數(shù)和阻抗擬合參數(shù)。

(4)進(jìn)行sem測(cè)試

將浸泡后的金屬銅樣品用乙醇清洗，干燥后進(jìn)行sem測(cè)試。

2、試驗(yàn)結(jié)果

(1)電化學(xué)測(cè)試結(jié)果

銅在不同濃度單一鉬酸鈉緩蝕劑中的動(dòng)電位極化曲線如圖1所示。

利用軟件對(duì)所得動(dòng)電位極化曲線進(jìn)行擬合，得到的腐蝕動(dòng)電位擬合參數(shù)見(jiàn)表1(hcl濃度為4.865mol·l^-1)。

表1銅在單一鉬酸鈉緩蝕劑中的動(dòng)電位擬合參數(shù)

從圖1和表1可以看出：未加入緩蝕劑時(shí)，腐蝕電流密度為63.137×10^-5a·cm^-2；加入不同濃度的單一鉬酸鈉緩蝕劑之后，極化曲線均出現(xiàn)了不同程度的左移，表明緩蝕劑的加入降低了銅在鹽酸介質(zhì)中的腐蝕電流密度，金屬的腐蝕速率減??；當(dāng)鉬酸鈉的濃度為50mm時(shí)，腐蝕電流密度最小，為15.716×10^-5a·cm^-2，說(shuō)明此濃度下的緩蝕效果最佳。

銅在不同濃度的單一鉬酸鈉緩蝕劑中的nyquist曲線如圖2所示。

利用軟件對(duì)所得nyquist曲線進(jìn)行擬合，得到的阻抗擬合參數(shù)見(jiàn)表2(hcl濃度為4.865mol·l^-1)。

表2銅在單一鉬酸鈉緩蝕劑中的阻抗擬合參數(shù)

從圖2和表2可以看出：未加入緩蝕劑時(shí)，容抗弧的半徑較小，溶液中的電荷轉(zhuǎn)移電阻為10.63ω·cm²；加入不同濃度的鉬酸鈉緩蝕劑后，容抗弧的半徑均出現(xiàn)了不同程度的增大，表明緩蝕劑的加入使得溶液中的電荷轉(zhuǎn)移電阻增大，金屬的腐蝕程度降低，其中最大的電荷轉(zhuǎn)移電阻為20.44ω·cm²，此時(shí)溶液中金屬表面保護(hù)膜的覆蓋度最大，為47.99％，這與極化曲線的分子結(jié)果一致，說(shuō)明緩蝕劑的加入使得腐蝕離子的擴(kuò)散受到了不同程度的阻礙作用，金屬的腐蝕程度降低。

銅在不同濃度的復(fù)配緩蝕劑(此時(shí)鉬酸鈉的濃度取單一時(shí)的最佳緩蝕效果時(shí)的濃度，即50mm)中的tafel極化曲線如圖3所示。

利用軟件對(duì)所得tafel極化曲線進(jìn)行擬合，得到的擬合動(dòng)電位參數(shù)見(jiàn)表3(鹽酸濃度為4.865mol/l)。

表3銅在不同濃度復(fù)配緩蝕劑中的動(dòng)電位擬合參數(shù)

從圖3和表3可以明顯地看出：加入不同濃度的復(fù)配緩蝕劑后，極化曲線均向左邊有不同程度的移動(dòng)，表明緩蝕劑的加入減小了金屬表面的腐蝕電流，有效地保護(hù)了金屬；當(dāng)肉桂醛濃度為10mm時(shí)，腐蝕電流密度最小，為1.478×10^-5/a·cm^-2，說(shuō)明此配比下的復(fù)配緩蝕劑的緩蝕效果相對(duì)其它組更好。

銅在不同濃度的復(fù)配緩蝕劑(此時(shí)鉬酸鈉的濃度取單一時(shí)的最佳緩蝕效果時(shí)的濃度，即50mm)中的nyquist曲線如圖4所示，bode曲線如圖5所示。

利用軟件對(duì)所得nyquist曲線和bode曲線進(jìn)行擬合，得到的阻抗擬合參數(shù)見(jiàn)表4(鹽酸濃度為4.865mol/l)。

表4銅在不同濃度復(fù)配緩蝕劑中的阻抗擬合參數(shù)

從圖4、圖5和表4可以明顯地看出：加入復(fù)配緩蝕劑之后，阻抗譜的容抗弧半徑迅速增大，表明復(fù)配緩蝕劑的加入使得溶液中的電荷轉(zhuǎn)移電阻增大，即對(duì)腐蝕離子在金屬表面擴(kuò)散的阻礙程度增大；肉桂醛濃度為10mm時(shí)的rct值最大，為166.4ω·cm²，此時(shí)鉬酸鈉與肉桂醛在電極表面形成的保護(hù)膜的覆蓋度為93.6％，這與極化曲線分析結(jié)果一致。bode圖中給出了log|z|-logf的關(guān)系，在中頻區(qū)域是一條斜線，說(shuō)明在整個(gè)體系中表現(xiàn)出了良好的電容關(guān)系。

與此同時(shí)，我們查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)同種條件下各種銅緩蝕劑對(duì)金屬銅在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％的鹽酸介質(zhì)中的緩蝕效率比較如圖6所示。

在圖6中，第1組～第6組均為文獻(xiàn)中研究的銅緩蝕劑，第7組為本發(fā)明的復(fù)配緩蝕劑，不難發(fā)現(xiàn)，前6組銅緩蝕劑的緩蝕效率大多處于53.43％到92.37％之間，而本發(fā)明的復(fù)配緩蝕劑的緩蝕效率為93.90％，比較之下，本發(fā)明的復(fù)配緩蝕劑的優(yōu)勢(shì)更為突出。

注：pasp為聚天冬氨酸，mtz為1-(2-二甲基氨基乙基)-1h-5巰基四氮唑，gb為緩蝕劑(gr-912)和苯駢三氮唑，phen為鄰菲羅啉，4-bmim為1-甲基-3-(4-硫酸基丁基)咪唑硫酸鹽，2-heim為2-己基咪唑。

(2)sem測(cè)試結(jié)果

金屬銅在不同介質(zhì)中的微觀形貌如圖7(a)、圖7(b)和圖7(c)所示。其中：

圖7(a)是金屬銅在未加任何緩蝕劑的單獨(dú)鹽酸介質(zhì)中的sem圖，從圖中可以看出，未加緩蝕劑時(shí)，腐蝕離子對(duì)銅表面的破壞較為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)了黑色的腐蝕坑；

圖7(b)是金屬銅在鹽酸介質(zhì)中加入50mm的鉬酸鈉之后的sem圖，從圖中可以看出，銅表面覆蓋了一層不均勻的稀疏的薄膜，保護(hù)了金屬使其表面未受到腐蝕離子的侵蝕；

圖7(c)是金屬銅在鹽酸介質(zhì)中加入鉬酸鈉(50mm)和肉桂醛(15mm)的復(fù)配緩蝕劑后的sem圖，從圖中可以明顯的看出在金屬銅的表面覆蓋了一層不規(guī)則片狀白色的保護(hù)膜，覆蓋度更廣，這表明本發(fā)明的復(fù)配緩蝕劑對(duì)銅在鹽酸介質(zhì)中的腐蝕有頗為高效的緩蝕作用。

綜上所述，鉬酸鈉和肉桂醛復(fù)配后發(fā)生了協(xié)同效應(yīng)，使得金屬表面的膜層的致密度更好，覆蓋度更大，有效地阻止了氯離子對(duì)銅的破壞，使得緩蝕效果更好，有效地減小了金屬銅的腐蝕速率，延長(zhǎng)了金屬銅的使用壽命。

需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。