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第47卷?第6期·2014年6月
硫氰酸钾在酸洗液中对铸铁的缓蚀性能
王永垒,李海云“,方红霞“
(黄山学院a.化学化工学院,b.应用化学研究所,安徽黄山245041)
[摘要]硫氰酸钾在酸性介质中对不锈钢有较好的缓蚀效果,但就其对铸铁的缓蚀效果研究较少。以硫氰酸钾
为缓蚀剂,利用静态腐蚀失重法、 Tafel极化曲线、电化学阻抗等手段分别研究了其对铸铁在10.0%盐酸溶液、
10.0%硫酸溶液、10.0%硝酸落液中的缓蚀性能和缓蚀行为,采用光学显微镜观察腐蚀形貌。结果表明,硫氟酸钾
能够在铸铁表面形成良好的缓蚀保护膜,可以明显地降低铸铁在3种溶液中的腐蚀,可抑制阴极和阳极反应过程
在3种酸溶液中对铸铁的缓蚀率均可达到90%以上。
[关鍵词]硫氰酸钾;缓蚀剂;铸铁;盐酸;硫酸;硝酸
[中图分类号]TC174.42[文献标识码]A[文章编号」1001-1560(2014)06-0077-04
0前言
电化学测试工作电极为标准电极用铸铁挂片,尺
铸铁耐压性好,常用于化工反应釜、换热器及锅炉す为10m×10mmx2mm,与导线连接好,用环氧树
装备等,但是这些设备在使用和清洗时容易发生严重脂镶嵌绝缘,留出1cma2工作面积,并分别用200~800
的腐蚀。为抑制其腐蚀,常添加聚苯胺类缓蚀剂或其号水砂纸打磨,依次用酒精和丙酮清洗后冷干。
他复合型缓蚀剂1-。早期的聚苯胺类缓蚀剂水溶性
1.2浸泡腐蚀
不足,近年来得到了较好的解决?,但是其合成成本较
将挂片分别放入恒温40℃,含不同浓度硫氰酸钾
高且聚苯胺单剂对铸铁的缓蚀效果尚难以令人满意
的酸液中浸泡一定时间:10.0%盐酸中浸泡6h
而复合型缓蚀剂不仅成本高且使用不便。
10.0%硫酸中浸泡4h,10.0%硝酸中浸泡30min。每
硫氰酸钾是固体缓蚀剂的一种重要组分,性价比种酸溶液中放入3个平行样。
高,通用性强,对氧化性酸尤有很好的抑制作用,对不
1.3测试分析
锈钢等材质的缓蚀效果较好-?,但目前关于其对铸
(1)腐蚀形貌、速率与缓蚀率浸泡腐蚀挂片取出
铁的缓蚀效果研究报道较少。本工作以硫氰酸钾为缓后依次用蒸馏水、酒精和丙酮清洗,冷干后称重,按下
蚀组分,采用静态浸泡腐蚀及电化学方法研究了其对式计算腐蚀速率和缓蚀效率:
铸铁在常见酸洗液(盐酸、硫酸、硝酸)中的缓蚀性能;
分析了硫氰酸钾在不同酸溶液中的电化学行为。
100%
1试验
基材前处理
式中0
腐蚀速率,g/(m2?h)
缓蚀率,%
浸泡腐蚀挂片为市售Ⅰ型标准铸铁腐蚀挂片,尺寸
浸泡腐蚀失重前后试样的质量差,g
为50mmx25mmx2mm,前处理:用240,360,600
试样的表观面积,m
1000号砂纸依次打磨一乙醇清洗(95%,常温,30s)→
浸泡时间,h
丙酮清洗一→冷干。
1,。一有、无缓蚀剂时的腐蚀速率,g/(m2?h)
[收稿日期]2013-12-25
采用JX50B光学显微镜观察铸铁挂片在各种酸液
基金项目]安徽髙校省级自然科学研究项目(KIOI3R2B);中浸泡腐蚀10次后的形貌。
校级引进人才启动项目(2013xkjq004)资助
(2)电化学行为采用LK2006A电化学工作站进
通信作者]」王永垒(1983-),博士,讲师,主要从事精细行测试:参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为铂电极
有机化工助剂的开发工作,E-mail:wyi@测试介质为不同硫氰酸钾含量的3种酸洗液,温度为室
Isu. edu. cn
温; Tafel曲线扫描范围为-1.2~1.2V,扫描速率为0.01
クva4N。6Jun,24
クル
mV/s;电化学阻抗谱测试频率范围为1x(102~1)Hz。酸钾的10%强氧化性硝酸溶液中铸铁的腐蚀速率较
2结果与讨论
大,达到了400gy/(m2?h);随着硫氰酸钾含量的增加
2.1硫氰酸钾对各酸洗液中铸铁的缓蚀作用
腐蚀速率起初下降较快,后慢速下降,接着又轻微上
2.1.110.0%盐酸溶液中
升,缓蚀率是现出先升高后下降的趋势;硫氰酸钾含量
图1为不同硫氰酸钾含量的10.0%盐酸溶液中为0.1%时缓蚀率最大,达96%,说明低含量硫氰酸钾
铁的腐蚀速率和缓蚀率。从图1可以看出:随着硫氧就能在铸铁表面形成完成的缓蚀膜,从而有效地抑制
酸钾含量的增加,铸铁的腐蚀速率逐渐下降,缓蚀率逐氧化性硝酸对铸铁的腐蚀。
渐上升;当硫氰酸钾含量为0.6%时,腐蚀速率最小,
96
缓蚀率最大,达到了90%;随硫氰酸钾含量的增加,缓
350
95
94
蚀率有所下降,原因可能是硫氰酸钾含量不足0.6%
93
92照
时,缓蚀剂无法在铸铁挂片表面形成完整的保护膜,缓
100
91
蚀率较低;含量为0.6%时,铸铁挂片表面形成了完整
50
90
致密的保护膜,此时缓蚀率达到最大;含量大于0.6%
w(硫氰酸钾)/%
时,形成了多层吸附,导致铸铁挂片表面的保护膜有所
溶解,而使缓蚀率轻微下降。
图3不同硫氰酸钾含量的10.0%硝酸溶液中
铸铁的腐蚀速率和缓蚀率
m000
2.2铸铁在各酸洗液中的极化曲线
2.2.110.0%盐酸溶液中
30
图4为铸铁电极在含与不含硫氰酸钾的10.0%盐
10
8848
酸溶液中的 Tafel曲线。从图4可以看出:加入0.6%硫
00.20.40.50.81.01.2
氰酸钾前后,铸铁的自腐蚀电位变化不大,为0.33V左
w(硫氰酸钾)/%
图1不同硫氰酸钾含量的10.0%盐酸溶液中
右,说明铸铁在2种盐酸溶液中的活性几乎是一样的,但
铸铁的腐蚀速率和缓蚀率
由于硫氰酸钾缓蚀剂的作用,铸铁的腐蚀电流由1122
mA下降到63mA,腐蚀速率变慢,腐蚀较大程度地得到
2.1.210.0%硫酸溶液中
图2为不同硫氰酸钾含量的10.0%硫酸溶液中铸
了抑制,故硫氰酸钾在盐酸溶液中属于混合型缓蚀剂,使
铁的腐蚀速率和缓蚀率。从图2可以看出:随着硫氯阴极和阳极的反应过程均受到了一定的抑制(
酸钾含量的增加,铸铁的腐蚀速率先快速下降后慢速
不含硫氰酸钾
下降接着轻微上升,而缓蚀率呈先增加而后轻微下降
的趋势;碗氰酸钾含量为0.4%时,铸铁表面形成了完
含0.6%硫氰酸钾
整的缓蚀膜,腐蚀速率最小,缓蚀率最大,达93%,之后
再继续增加硫氰酸钾含量,缓蚀率有所下降。
94
80
-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1
70
图4铸铁电极在10.0%盐酸溶液中的' Tafel曲线
30
91
2.2.2在10.0%碗酸溶液中
10
图5为铸铁电极在含与不含硫氰酸钾的10.0%硫
89
00.10.20.30.40.50.6
酸溶液中的 Tafel I曲线。由图5可以看出,在10.0%硫
w(硫氰酸钾)/%
酸溶液中加入0.4%硫氰酸钾前后,铸铁的自腐蚀电位
图2不同硫氰酸钾含量的10.0%硫酸溶液中
均为-0.34V,变化不明