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稀士铈(IV)离子和钼酸钠在盐酸溶液中对冷轧钢的缓蚀协同效应
稀土铈(IV)离子和钼酸钠
在盐酸溶液中对冷轧钢的缓蚀协同效应
木冠南李向红屈庆周俊
(云南大学化学系,云南昆明,650091)
摘要:用失重法和电化学法研究了盐酸介质中,稀土铈(V)离子和钼酸钠对冷軋钢的缓
位协同效应.研究结果表明,钼酸钠和稀土Cc4'对冷軋钢都有一定的缓做作用,但最大缓做
率不超过36%通过吸附模型的讨论发现,在 Langmuir吸附模型的基础上进行校正后的模型
能更合理地解释实验结果、并求出了三个吸附参数(△HP,△G,△S").通过对比实验,发
现稀土铈(IV)离子和钼酸钠对冷轧钢产生了明显的缓蚀协同效应,最大缓蚀率可达90
左右
关键词:盐酸,钢,钼酸钠,Ce",硫酸纳,协同效应
缓蚀剂是抑制金属溶液腐蚀最有实用价值的方法之一,尤其是在酸性介质中り.随着环
境保护和安全意识的加强,许多有毒有害会污染环境的无机缓蚀剂将被限制和禁止:使用,如
亚硝酸盐,磷酸盐,砷酸盐,锡酸盐,铬酸盐,汞盐等?.因此寻找不污染环境、使用安全的
缓蚀剂为全世界所关注.钼酸盐由丁毒性低,不污染环境,从而在许多体系中,逐渐取代了
铬酸盐得到了广泛的应用1?,但钼酸盐作为缓蚀剂的应用大多局限于中性或近中性的环境
t,在强酸环境中的研究尚少报道.同样,国内外研究认为稀土有望成为铬酸盐的替代品,
其相关研究主要集中在铝、锌、不锈钢等金属的稀土表面转化膜上,腐蚀介质以盐溶液居多
强酸介质中的相关研究亦尚少报道
实践中常川复合缓蚀剂防止:金属和合金的腐蚀,所以近年米,人们对缓蚀剂各维分之
的缓蚀协同效应发生了极大的兴趣,试图探求其协同机理,为开发高效复合缓蚀剂提供理论
. Singh等研究了硫酸介质中,某些金属离子(Cu2,Hg2,Ce)和硫脉在冷轧钢表面上
的吸附及缓蚀作用,发现Hg2与硫脉有不同程度的缓蚀协同效应我们也曾报道过稀上离
子与有机表面活性剂在酸性介质中对金属的缓蚀协同效应-?本工作在此基础上,研究了
盐酸介质中,稀上Ce和无机化合物钼酸钠对冷轧钢的缓蚀协同效应,力图探求强酸介质中
稀士离子和尤机化合物对金属的缓蚀协同规律,为寻求无污染、高效的复合缓蚀剂提供理论
依据.
E-mail:guannan(@publickm.yn.cn
国家自然科学基金(No.50261004)资助项目
第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集
1实验部分
1.1仪器与试剂
HWS-20型恒温水浴箱(土0.1C),FA1104电了天平(土0.1mg), PASTAT2263电
化学测量仪;试样为棽枝花钢铁厂生产的冷轧钢片,其组成为(C<0.01%,Mn<0.509%
Ps0.025%,Ss0.025%),所用试剂:Cc(SO4)2-4H2O,盐酸,NaMo04-2H2O,内恫,无水硫酸
钠为分析纯,水为蒸馏水.
1.2失重法
将两块25mmx20mmx0.50mm的冷轧钢片按文献表面处理,进行平行挂样.精确
称重后悬于30C,50mL含有一定浓度的缓蚀剂的1.0molL盐酸介质中,恒温5h后取出
钢片,清洗,吹干,精确称重,求出两块钢片的平均失重△W,然后改变温度重复以上实验.
据下式计算其缓蚀率(E)「
E=(△Wo-△W)/△Wo
式中△Wo,△W分別为不含和含缓蚀剂时的钢片的半均失重.
1.3极化曲线法
进行动电位极化测量时,环氧树脂封工作电极(裸露面积为1.0cm).裸露面积依次
以500,1000秒纸打磨至镜面光亮,内酮脱脂后,放入250mL装有腐蚀溶液的烧杯中
极化2h使电位稳定.辅助电极为铂电极;参比电极为饱和甘汞电极,所有电位均相对于SCE
参数设置为:扫描速度为0.5mV/s,扫描区间为-250mV~250mV
2结果与讨论
2.1钼酸钠对冷轧钢的缓蚀作用
图1为不同温度下缓蚀剂浓度(C)与冷轧钢片的平均失重(△W)的关系图.由图可
知在1.0 mol/L HC溶液中,Na2MoO4对钢有一定的缓蚀作用,且随着浓度的增加,缓蚀作
用不断增强,到200mgL时达到最大,此后其缓快卒不再随Na2MoO4浓度发生变化.原因可
能是:MoO42在酸性介质中,会发生聚合
MoO4-→Mo2O→LMo2O"]n
(2)
得到不同组成的同多酸阴离子(LMo-O2:、 LOCO1p2、a-LMo.O2、LMo,OoH等)n
依靠静电引力吸附到带正电的钢表面上:?.如此,MoO2在酸介质中形成的一系列阴离子在
钢表面的覆度随其浓度的增加而増加,结某表现为缓蚀率越米越大.当覆盖度(0)达到最
大值后,缓蚀率达到最大值,以后不再随浓度发生明显变化.
稀士铈(IV)离子和钼酸钠在盐酸溶液中对冷轧钢的缓蚀协同效应
140
△
050100150200250300350
C/(ug/L)
图1不同温度下,1.0mo/,HC溶液中绶蚀剂浓度与冷轧钢片的平均失重曲线
Higure 1 AW-C curves of sodium molybdate for thecrs in 1.0 mol/l HC1: (0): 30C; (4): 40C
图2的极化曲线亦进一步表明,Na2MoO4的加入,没有明显改变腐蚀电位(E。om),可推断
其作用机理为“覆盖效应”1?.
2.2Ce(SO4)2在1.0 mol/L HC介质中的缓蚀作用
图3的曲线表明,30C时稀土化合物Cc(SO4)2在.1.0 mo/L HCI介质中对钢的缓蚀率不
高,仅为10%左石.原因可能是在酸性介质中,带正电荷的铺表面与稀士Cc“之间有很强
的排斥作.稀土Ce很难吸附到钢表面,故对钢的腐蚀反应影响较小;另一方面,由于处于
强酸介质中,钢的表面也不可能像中性盐溶液中那样生成稀土转化膜.
0,2
0.4
之
0.8
0.9
6
4
og i/(UA/cm.)
图230C下冷轧钢片1.0mol/n.II(1中的极化曲线
Figure 2 Potentiodynamic polarisation curves for CRS in 1.0 mo/ IIC at 30)C: X)hank
)-Cet(200mg1.):(ロ)-MoO2(200mg1);:(△)-MoO)42(200mg/)+Cet1(200mg/)