一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法
【专利摘要】本发明公开一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法，是指在咪唑中加入2-苯基-2-咪唑啉后能够显著提高咪唑的缓蚀效率的方法。一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法，包括缓蚀剂的配方及相关工艺条件。包括纯铝及所有各种型号的铝合金，缓蚀剂配方为咪唑10-4-----5mol/L，2-苯基-2-咪唑啉的浓度为10-5-1mol/L；腐蚀(缓蚀)时间为0-100h，腐蚀温度为0-100℃。腐蚀介质包括酸性、碱性、中性以及有机溶液介质。在不同的参数条件下，加入2-苯基-2-咪唑啉后的咪唑缓蚀效率均能提高二十几个百分点左右，效果明显。且该方法使用方便，成本低廉，操作简单。
【专利说明】一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及抑制金属腐蚀的方法，特别是一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法。
【背景技术】
[0002]铝及铝合金因质量密度小、比强度高，表面极易氧化形成一层保护膜，在大气中的耐蚀性好而被广泛应用，但在酸性、碱性及其他介质的作用下其表面氧化膜极易被破坏而发生腐蚀行为，影响材料的性能和使用。因此，长期以来人们一直在寻求各种办法将腐蚀程度降到最低，其中应用缓蚀剂已成为非常重要的防腐手段之一。而传统的缓蚀剂有毒、难降解且污染环境。咪唑及其衍生物作为一种环境友好型的缓蚀剂，在常温常压下能自动挥发出气体吸附在材料表面，使用方便，成本低廉，操作简单，因此近年来在国内外金属防护方面引起了广泛的关注和运用。与其衍生物相比，咪唑的缓蚀效率一般较低，因此在一定程度上限制了它的使用。其衍生物的缓蚀效率虽一般较高，但价格较贵，且合成过程中易产生对环境有害的物质。因此，研究一种有效提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法是十分必要且有意义的。
【发明内容】
[0003]一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法，包括缓蚀剂的配方及相关工艺条件。其具体配方和工艺条件为:缓蚀剂配方为咪唑10_4_5 mol/L，2-苯基-2-咪唑啉10_5-1mol/L ;腐蚀(缓蚀)的时间为0-100 h，温度为0-100 °C ;腐蚀介质可为酸性、碱性、中性及有机溶液。
【具体实施方式】
[0004]以下实施例旨在说`明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0005]实施例1
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +1(T4 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 1(T4 mol/L 咪唑 + 1(T5 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重，计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 10_4 mol/L咪唑溶液中，加入10_5 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由60.2 %提高到82.4%。
[0006]实施例2
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +1(T4 mol/L 咪唑溶液及(λ 5 mol/L H2SO4 + 1(T4 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重，计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 10_4 mol/L咪唑溶液中，加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由60.2 %提高到96.9 %。
[0007]实施例3
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +10_4 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 10_4 mol/L 咪唑 + I mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重，计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在0.5 mol/L H2SO4 + 10_4 mol/L咪唑溶液中，加入I mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由60.2 %提高到97.8 %。
[0008]实施例4
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中，加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由74.0 %提高到96.7 %。
[0009]实施例5
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mo`l/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +10 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 5 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，，在0.5mol/L H2SO4 + 5 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由76.6 %提高到89.7 %。
[0010]实施例6
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中50 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由79.8 %提高到97.9 %。
[0011]实施例7
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中100 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由77.5 %提高到97.3 %。
[0012]实施例8
以纯铝做工作电极(暴露面积为I cm2，其余用环氧树脂涂封)，以大面积钼片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，测试纯铝分别在0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中的塔菲尔曲线(测试前，工作电极在腐蚀介质中的静止时间为2 S后立即采集实验数据)，然后由外推法计算它们的腐蚀电流密度，3次测量取平均值计算缓蚀效率。结果表明，当温度为15 °〇时，在0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中，在加入0.01 mol/L2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由75.8 %提高到96.8 %。
[0013]实施例9
以纯铝做工作电极(暴露面积为I cm2，其余用环氧树脂涂封)，以大面积钼片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，测试纯铝分别在0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中的塔菲尔曲线(测试前，工作电极在腐蚀介质中的静止时间为20 S后立即采集实验数据)，然后由外推法计算它们的腐蚀电流密度，3次测量取平均值计算缓蚀效率。结果表明，当温度为15 °〇时，在0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中，在加入0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由75.8 %提高到98.8 %。
[0014]实施例10
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金2024试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 V时，在0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金2024的缓蚀效率由71.3 %提高到95.1 %。
[0015]实施例11
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金5052试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 V时，在0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金5052的缓蚀效率由72.8 %提高到96.6 %。
[0016]实施例12
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金7075试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 V时，在0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金7075的缓蚀效率由74.8 %提高到95.4 %。
[0017]实施例13
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的铝合金5052试样若干经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的111101/1 HCl溶液、I mol/L HCl+0.1 mol/L 咪唑溶液及 I mol/L HCl+ 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在I mol/L HCl+ 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金5052的缓蚀效率由70.4 %提高到93.7 %。
[0018]实施例14
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金5052试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的111101/1 NaOH溶液、I mol/L NaOH+0.1 mol/L 咪唑溶液及 I mol/L NaOH+ 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在I mol/L NaOH+ 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金5052的缓蚀效率由71.3 %提高到94.3 %。
[0019]实施例15
将尺寸规格为30 mm X 20 mm X 2 mm的招合金5052试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的0.5 mol/L Ca(OH)2溶液、0.5 mol/L Ca (OH) 2 + 0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L Ca (OH) 2 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L
2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 °〇时，在0.5 mol/L Ca (OH) 2溶液中加入0.01 mol/L的2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑(0.1 mol/L)对铝合金5052的缓蚀效率由71.6 %提高到94.9 %。
[0020]实施例16
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金5052试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的111101/1 NaCl溶液、I mol/L NaCl+0.1 mol/L 咪唑溶液及 I mol/L NaCl + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重，并计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在Imol/L NaCl+ 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金5052的缓蚀效率由73.7 %提高到96.5 %。
[0021]实施例17
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金5052试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 1:的111101/1 KCl溶液、I mol/L KCl+0.1 mol/L 咪唑溶液及 I mol/L KCl + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在I mol/LKCl+ 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金5052的缓蚀效率由73.6 %提高到96.1 %。
[0022]实施例18
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的招合金5052试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸懼水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于15 t^^lmol/L乙醇溶液、lmol/L乙醇+
0.1 mol/L咪唑溶液及lmol/L乙醇+ 0.1 mol/L咪唑+ 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为15 1:时，在Imol/L乙醇+ 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对铝合金5052的缓蚀效率由69.6 %提高到91.0 %。
[0023]实施例19将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于50 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +
0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为50 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由64.0 %提高到89.2 %。[0024]实施例20
将尺寸规格为30 mmX20 mmX2 mm的纯铝试样9份经砂纸打磨、丙酮及蒸馏水清洗、干燥、称重等过程后，一式3份分别置于90 1:的0.5 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4 +
0.1 mol/L 咪唑溶液及 0.5 mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L 咪唑 + 0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉溶液中20 h后取出，称重。计算其平均缓蚀效率。结果表明，当温度为90 1:时，在0.5mol/L H2SO4 + 0.1 mol/L咪唑溶液中加入0.01 mol/L 2-苯基-2-咪唑啉，能将咪唑对纯铝的缓蚀效率由60.5 %提高到84.9 %。
【权利要求】
1.一种提高咪唑对铝及铝合金缓蚀效率的方法，包括缓蚀剂的配方及相关工艺条件。
2.根据权利要求1所述的缓蚀剂配方为咪唑10_4-5mol/L,2-苯基-2-咪唑啉10_5_1mol/L;腐蚀的时间为0-100 h，腐蚀温度为0-100 °C。
3.根据权利要求1所述的铝及铝合金包括纯铝及所有各种型号的铝合金。
4.根据权利要求1所述的腐蚀介质包括酸性、碱性、中性及有机溶液。
【文档编号】C23F11/00GK103556154SQ201310545960
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】何新快, 江雨妹, 吴璐烨 申请人:湖南工业大学