NaCl介質(zhì)中鎂及鎂合金緩蝕劑的研究.pdf

1、鎂及其合金具有密度低,比強度、比剛度、比彈性模量高且易于回收等諸多優(yōu)點而被稱為最重要的輕質(zhì)工程材料。然而鎂合金耐蝕性很差,在工業(yè)大氣和海洋大氣環(huán)境中不加防護都會產(chǎn)生嚴重腐蝕,使其應用受到嚴重制約。雖然在溶液體系中應用緩蝕劑技術是最簡單有效的抑制金屬腐蝕的方法之一,但是由于鎂及其合金的高活潑性,目前對鎂合金真正有效的緩蝕劑相對較少。本論文結(jié)合緩蝕劑的作用機理和鎂的原子結(jié)構特點(d軌道能量高,難與吸附型緩蝕劑作用)及鎂本身所特有的化學性質(zhì):

2、設計了幾組適合于鎂合金的沉淀型緩蝕劑體系,采用動電位極化、電化學阻抗等電化學測試方法、失重實驗并結(jié)合表面分析方法對所篩選緩蝕劑的緩蝕性能和緩蝕機理進行了深入的研究。主要的研究工作和結(jié)果如下:
　　1.研究了有機硅酸鹽和無機鋅鹽在 ASTMD1384-87溶液(165g/LNaCl,148 g/LNa2SO4,138g/LNaHCO3,pH=8.2)中對稀土鎂合金Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103)的腐蝕抑制行為。結(jié)果表明

3、,單一的有機硅酸鹽在ASTMD1384-87溶液中可以為GW103鎂合金提供一定的保護作用,緩蝕效率隨著硅酸鹽濃度的升高而增加;無機鋅鹽由于Zn2+在水溶液中發(fā)生水解而使溶液的pH值降低,所以無機鋅鹽只有在較低濃度下才能為鎂合金能提供一定的保護作用。當有機硅酸鹽與無機鋅鹽復配使用時,尤其是當有機硅酸鹽濃度略高于無機鋅鹽濃度時:兩種緩蝕劑具有顯著的協(xié)同效應,其緩蝕效率可達到95％。
　　2.葉綠素(鎂卟啉)是天然植物中大量存在的化合

4、物,該物質(zhì)難溶于水,基于這一特點,本文合成了5,10,15,20-四苯基卟吩(TPP)化合物,作為沉淀型緩蝕劑使其在鎂合金表面與鎂離子發(fā)生絡合反應生成難溶的鎂卟啉沉淀膜。量子化學模擬計算結(jié)果表明:卟吩與鎂離子發(fā)生絡合反應生成鎂卟啉在熱力學上是可行的。通過電化學測試和失重等實驗研究在NaCl溶液中TPP在對純鎂和AZ91D鎂合金具有優(yōu)異的緩蝕作用。同時,TPP可以有效的降低鎂合金與碳鋼X80及鎂合金與銅之間的電偶腐蝕。傅里葉紅外、紫外-可

5、見光譜和熒光光譜等光譜學檢測技術及XPS分析結(jié)果證明鎂及其合金表面有鎂卟啉化合物的生成。TPP對鎂及其合金優(yōu)異的保護作用源于鎂及其合金表面生成的鎂卟啉絡合物與氫氧化鎂膜層共同作用的結(jié)果。
　　3.研究了2-羥基-4-甲氧基-苯乙酮(丹皮酚)與2-羥基苯乙酮兩種化合物作為緩蝕劑對鎂合金在NaCl溶液中的腐蝕抑制行為。電化學測試實驗及失重測試實驗結(jié)果表明:丹皮酚與2-羥基苯乙酮對鎂合金在NaCl溶液中的腐蝕都有較好的抑制作用,隨著緩蝕

6、劑濃度的升高其緩蝕效率先增大后減小,當緩蝕劑濃度為50ppm時,達到最佳的緩蝕效果。在相同濃度下丹皮酚緩蝕效率要高于2-羥基苯乙酮相應濃度下的緩蝕效率。分子結(jié)構模擬結(jié)果表明:鎂離子與丹皮酚反應能生成結(jié)構穩(wěn)定六元環(huán)絡合物。紫外-可見光譜分析結(jié)果表明每平方厘米的鎂合金表面大約消耗掉5ppm的丹皮酚緩蝕劑。傅里葉紅外光譜證明了在鎂合金表面有鎂與丹皮酚所形成的絡合物存在。緩蝕劑與鎂離子反應生成的絡合物和鎂本身所生成的氫氧化鎂膜層共同抑制了鎂合金