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钼酸钠对铝在礫酸中的缓蚀作用
钼酸钠对铝在磷酸中的缓蚀作用
周俊屈庆李向红木冠南
(云南大学化学系,昆明,650091)
摘要:通过失重法和动电位极化曲线法研究了钼酸钠对铝在1M砗酸溶液中的缓蚀作用
结果表明∶在磔酸溶液中,钼酸纳对铝有着良好的缓蚀作用,其缓蚀机理主要是抑制阳极反应;
并用乔姆金吸附等温式探讨了钼酸纳在铝表面的吸附及其缓蚀作用。
关键词:铝,钼酸钠,阳极型缓蚀剂,?酸
1前
金属铝其有外观美,密度小,良好的导电和导热性能。在航空、电力、化工.、建筑材料
交通等部门及人们日常生活中,得到极其广泛的应用,但纯铝的半衡电位却很低,因此在大
多数介质中,铝易被腐蚀。随省铝在工业上.应用范围的扩大,铝用缓蚀剂的研究工作亦逐渐
活跃起来。铬酸盐是铝常用的缓蚀剂,而且缓蚀效果非常好,但六价的铬毒性强,易致
癌,对环境污染大,将被限制和禁止使用。人们使用无机缓蚀剂钼酸盐替代铬酸盐,作为
循环冷却水体系的缓蚀剂已得到广泛应用+?。钼酸盐在中性溶液中,对铁、铜、铝均有优
异的缓蚀效果?,而以钼酸盐作为铝在酸性溶液中的缓蚀剂还未见报道,本文拟通过失重法
和极化曲线方法,探讨了钼酸钠对铝在磷酸溶液中的缓似特性。
2实验材料与方法
2.1仪器与试剂
实验材料为云南铝业股份有限公司生产的工业纯铝,符合GBT3190-1996标准。实验
试剂:憐酸、钼酸钠为分析纯,二次蒸馏水。实验仪器:HWS-20型恒温水浴箱(士0.1℃)
ARI104电子天平(±0.1mg),美国EG&G公司生产 PASTAT2263电化学测量仪。
2.,2实验方法
失重法:铝片(2.3×2.1×0.05cm)用400、500、600“砂纸遂级打磨成镜面,二次蒸
留水洗涤后,立即用冷风吹干,然后用丙酮脱脂,冷风吹干,精确称重后置于干煉器中各川
通讯作者(-mai: guannan(C public.km.yn.cn)
国家自然科学资金资助项目(50261004)
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第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集
实验时把铝片置于不含和含缓蚀剂的1M磷酸溶液(50ml)中,恒温下腐蚀六个小时,然后
収出用蒸馏水洸涤,冷风吹干并精确称重。
电化学实验方法:电极是工业纯铝,工作面积1cm2,非工作面积以环氧树脂密封,工
作面积逐级打磨全1000,蒸馏水冲洗,丙脱脂,冷风吹干后置于干燥器中备用。采用
电极体系,辅助电极为铂电极,参比电极是饱和甘汞电极(SCE),为使电极达到稳态,所
有实验电极均在溶中浸泡60分钟后进行。采用动电位打描法进行研究,描速度为
0.5mVs,打描范围是-250mV至+250mV(相对于腐蚀电位)。
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Namno4 (MM)
In C (mo1/L
图120℃缓蚀率和钼酸钠浓度关系
图220℃缓蚀剂的吸附等温式
结果与分析
由图1可看出在20℃时钼酸钠对铝在1M磷酸中的缓蚀蚀效率随着浓度增大而明显升
高,当钼酸钠浓度大于25mM时,冉增加钼酸钠浓度,缓蚀效率増加缓慢,最高缓蚀率可
达96%。缓蚀率及覆盖度分别由公式(1)、(2)计算得到:
TE%6=100(wo-w;)/wr
0=(wa-wi)/wo
wo和w;分别为不加缓蚀剂和加缓蚀剂时铝片在1M僯酸溶液中腐蚀减轻的质量,单位为克。
在磷酸溶液中,采用乔姆金吸附等温式拟合钼酸钠在铝的表面的吸附,则0与nC(缓
蚀剂浓度)成线性关系,由图2看出6与nC的相关系数在0.99以上,说明酸钊在铝表
面的吸附符合乔姆金吸附模型,其它温度(35℃,45C,55℃)时类似。在实验过程中,当
酸钊浓度大于10mM时,溶液开始变蓝,同时铝的表面发黄;当钥酸钠浓度为40mM时,
铝的表面发监,溶液变成深蓝。
-400
3
-1000
3.0Rl0.m32.0.003300310R5
1G*T(UA/rm
图320℃mr与1/T的关系图
图420℃铝在1 M HAPO中极化曲线
(O I MH: P 1MH; PO,I 15MMNA2MO )(O 1MH P E]MH 1 I 10MMNA, Mo IMH P(,I 20MMNA2),)
钼酸钠对铝在礫酸中的缓蚀作用
从图3看出,随省温度升高,铝在不加缓蚀剂的磷酸溶液中腐蚀速率迅速増大,而当缓
蚀剂浓度为15mM时,铝的腐蚀逑率增加缓慢。根据阿仓尼乌斯公式
Inr=-e/RT+const
计算得到卒白溶液中的活化能为15.7 KJ/mol,而当缓蚀剂浓度为15mM时,反应的活化能为
4.97kJ/inol,因此缓蚀率随着温度升高而增大,这表明在僯酸溶液中,缓蚀剂在电极表面的
吸附主要以化学吸附形式吸附在金属表面。这可能是在磷酸溶液中,钼酸根离子发生下列反
7M0O4-+8H =M07024-#4H2O
12M00,#HPO, -+23H-P (Mo12o40),12H, O
既形成同多酸根离子,又形成杂多酸根离子,这些多酸根离子会吸附在铝的表面,阻止了铝
的溶解起到保护的作川。另外钼酸盐是弱氧化剂,在磔酸溶液中被铝还原,生成深藤色的钼
蓝,钼蓝也会吸附到铝的表面,这于观察到的买验现象是一致的。图4中的极化曲线表明,
加入缓蚀剂后,腐蚀电位正移,而且腐蚀电位随缓蚀剂浓度增加而増人。表明钼酸根离子及
其同多酸和杂多酸根离子或者钼酸根离子被铝还原的产物吸附在电极表面的反应的活性点
H.?,这可能是在磷酸溶液中铝电极阳极区表面带正电荷,溶液中的阴离子先通过静电吸附
到电极表面,然后在电极表面与铝离子或铝原子形成配位键,或者在电极表面形成不易溶于
水的多聚铜酸盐和多聚僯钼酸盐,阻止了阳极腐蚀的继续发生,起到缓蚀作用。由于缓恤剂
在金属表面发生化学吸附,升高温度不易解吸,所以升高温度,缓蚀率增大,适合在较高温
度下作为缓蚀剂。加入缓蚀剂后,阻极极化曲线明显后移,而阴极极化曲线和空白溶液几乎
重合,表明钳酸钠对阴极反应没有影响,主要是抑制阳极反应,是阳极型缓蚀剂
4结论
(1)在1M僯溶液中,钼酸钠是铝的良好缓蚀剂,钾酸钊浓度增大,缓蚀率随着温度
升高而增大
(2)钼酸钠是抑制铝的阳极溶解反应,是阳极型的缓蚀剂
参考文献
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