一种在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法
【专利摘要】本发明属于金属防腐【技术领域】，本发明公开了一种在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法，所述的方法如下：首先将金属铜放入缓蚀液中，在20-30℃下，浸泡0.5-3h，浸泡完成后，再将金属铜放入质量百分数为5%的碳酸氢钠溶液中，浸泡10-60min即可，所述的缓蚀液为席夫碱和/或8-羟基喹啉。缓蚀液浓度为0.1-5mmol·L-1。所述的缓蚀液为席夫碱和8-羟基喹啉，席夫碱和8-羟基喹啉的重量比为0.1-10:1。本发明的在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法具有简单易行、安全环保和缓蚀效果好的优点，能够防止铜腐蚀，节约资源具有重大的经济意义。
【专利说明】一种在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属防腐【技术领域】，尤其涉及一种在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法。
【背景技术】
[0002]黄铜作为一种重要的工业材料，具有极好的导电、导热和抗腐蚀性能等优点，在很多领域可以代替碳钢应用在电子设备、冷热水管道、石油管道、海洋和海水等加热或冷却体系中。但是受环境介质、金属材料本身性质和受力状态的影响，铜会发生腐蚀。铜的防腐方法有表面覆盖保护层、电化学保护、缓蚀剂缓蚀、表面改性，其中最重要的是使用各种缓蚀剂缓蚀。铜及铜合金的各种缓蚀剂主要在冷却水系统、海水及盐类液体、酸性液体、氨及铵盐类碱性液体、气相环境等方面使用。缓蚀剂主要有无机缓蚀剂、有机缓蚀剂和天然缓蚀剂，其中有机缓蚀剂在中性介质中获得广泛应用，特别是缓蚀剂之间的协同作用，开辟了无机和有机缓蚀剂联合使用的前景。缓蚀协同效应就是两种或多种缓蚀剂混合使用后所表现出的缓蚀率远远大于各种缓蚀剂单独使用时所表现的缓蚀率的简单加和。利用缓蚀协同作用，可以用少量的缓蚀物质获得较好的效果，且可以扩大缓蚀剂的寻求范围并解决单组分难以克服的困难。
[0003]近年来，席夫碱作为缓蚀剂特别在酸性条件下作为铁、铝、铜等金属的缓蚀剂，受到越来越多的关注。席夫碱主要是指含有亚胺或甲亚胺特性基团(-RC=N-)的一类有机化合物，其分子含有亲核中心能与金属表面形成配位键，在此过程中金属担当亲电试剂，又因含有可随时共用自由电子对的O、S或N原子作为亲核中心担当路易斯碱。含有P键或π键的化合物通常通过P轨道或η轨道提供电子而表现出好的缓蚀性能。而席夫碱能使过渡金属的P轨道的电子反馈成键，从而增强了金属-缓蚀剂键，再加上含有的-OH极易与铜形成稳定的络合物，从而阻止了金属的腐蚀。
[0004]碱性条件下对铜的缓释作用的研究至今未有报道。
【发明内容】
[0005]本发明利用席夫碱(CA)、8_羟基喹啉(HQ)在碱性介质中分别对铜具有明显的保护作用，CA和HQ进行复配后，与二价铜离子发生络合作用，生成不溶性络合物保护膜，对铜产生缓蚀效果。采用电化学极化曲线法和电化学阻抗谱研究了 5%的NaHCO3碱性介质中席夫碱(CA)和8-羟基喹啉(HQ)对铜的缓蚀作用，提供了一种在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法。
[0006]本发明采用如下技术方案:
[0007]本发明的在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法如下:首先将金属铜放入缓蚀液中，在20-30°C下，浸泡0.5-3h，浸泡完成后，再将金属铜放入质量百分数为5%的碳酸氢钠溶液中，浸泡10-60min即可，所述的缓蚀液为席夫碱和/或8-羟基喹啉。
[0008]金属铜在缓蚀液中的浸泡温度优选为25°C。
[0009]所述的缓蚀液为席夫碱，金属铜在席夫碱中的浸泡时间为lh。
[0010]所述的缓蚀液为8-羟基喹啉，金属铜在8-羟基喹啉中的浸泡时间为2h。
[0011]优选金属铜放入质量百分数为5%的碳酸氢钠溶液中，浸泡30min。
[0012]缓蚀液浓度为0.l-5mmol.L—1。
[0013]优选缓蚀液浓度为Imol.L'
[0014]所述的缓蚀液为席夫碱和8-羟基喹啉，席夫碱和8-羟基喹啉的重量比为
0.1-10:1。
[0015]席夫碱和8-羟基喹啉的重量比优选为3:1。
[0016]席夫碱和8-羟基喹啉的重量比优选为1:5。
[0017]本发明的积极效果如下:
[0018]本发明的在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法具有简单易行、安全环保和缓蚀效果好的优点，能够防止铜腐蚀，节约资源具有重大的经济意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是铜电极在CA溶液中成膜时间的Nyquist图(CA浓度为0.5mmol.L—1)。
[0020]1.空白；2.t=0.5h ;3.t=lh ;4.t=2h ;5.t=3h。
[0021]图2是铜电极在HQ溶液中成膜时间的Nyquist图(HQ浓度为0.5mmol.L—1)。
[0022]1.空白；2.t=lh ;3.t=2h ;4.t=3h。
[0023]图3是铜电极在含不同浓度CA溶液中的Nyquist图。
[0024]1.[CA] =0.5mmol.L-1; 2.[CA] =0.1mmol.L-1; 3.空白；
[0025]4.[CA] =1.0mmol.L-1; 5.[CA] =2.5mmol.L-1。
[0026]图4是铜电极在含不同浓度HQ溶液中的Nyquist图。
[0027]1.空白；2.[HQ] =5.0mmol.L-1; 3.[HQ] =LOmmol.L-1;
[0028]4.[HQ] =0.5mmol.L-1; 5.[HQ] =0.1mmol.L-1。
[0029]图5是铜电极在含不同配比缓蚀剂溶液中的Nyquist图(缓蚀剂总浓度为
1.0mmo1.L 1) ο
[0030]1.空白；2.[CA]: [HQ]=1:1 ;3.[CA]: [HQ]=1:3 ;
[0031]4.[CA]: [HQ] =1:5 ；5.[CA]: [HQ] =1:7 ；6.[CA]: [HQ]=1:9。
[0032]图6是铜电极在含不同配比缓蚀剂溶液中的Nyquist图(缓蚀剂总浓度为1.0mmo1.L 1) ο
[0033]1.空白；2.[CA]: [HQ]=1:1 ;3.[CA]: [HQ]=3:1 ;
[0034]4.[CA]: [HQ] =5:1 ；5.[CA]: [HQ] =7:1 ；6.[CA]: [HQ] =9:1。
[0035]图7是铜电极在含不同配比缓蚀剂溶液中的tafel图(缓蚀剂总浓度为1.0mmo1.L1)ο
[0036]1.空白；2.[CA]: [HQ]=1:1 ；3.[CA]: [HQ] =1:3;
[0037]4.[CA]: [HQ] =1:5 ；5.[CA]: [HQ] =1:7 ；6.[CA]: [HQ] =1:9。
[0038]图8是铜电极在含不同配比缓蚀剂溶液中的tafel图(缓蚀剂总浓度为1.0mmo1.L1)ο
[0039]1.空白；2.[CA]: [HQ]=1:1 ;3.[CA]: [HQ]=3:1 ;
[0040]4.[CA]: [HQ] =5:1 ；5.[CA]: [HQ] =7:1 ；6.[CA]: [HQ] =9:1。
【具体实施方式】
[0041]下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0042]电化学测试:用CHI660D电化学工作站，采用传统的三电极工作体系:Hg/HgO电极为参比电极；碳棒电极为辅助电极；工作电极为铜电极。
[0043]黄铜棒依次用240#~600#砂纸逐级打磨，丙酮去油，去离子水清洗，干燥，非测量部分用环氧树脂胶密封，工作面积为，待密封24h后用800#~1000#砂纸、金相砂纸打磨，再用绒布抛光，去离子水清洗，吹干，浸入7mol.L-1HNO3中15s，然后依次用二次水、无水乙醇分别快速清洗2次，尽快浸入成膜溶液中，取出电极后，依次用无水乙醇、二次水分别冲洗电极，放入5%的NaHCO3中浸泡30分钟进行电化学测试。
[0044]实验介质均为质量分数为5%的NaHCO3水溶液，实验温度为(25 ± I) °C，。测试电位扫描幅度为-0.6~-0.1V，扫描速度为0.5mV -S^10交流阻抗测试频率范围为0.01Hz~10kHz ;交流激励信号幅值为5mV。
[0045]单一席夫碱和8-羟基喹啉对铜的缓蚀效果
[0046]成膜时间对铜的缓蚀效率的影响
[0047]铜电极在成膜液中成膜时间会影响铜的缓蚀效率。为了寻找最佳的成膜时间，实验选用浓度0.5mmol - l-1的单一 CA和HQ为成膜液，(25± I) °C下成膜不同的时间，在质量分数5%的NaHCO3水溶液中浸泡30分钟，进行交流阻抗测试。
[0048]图1和图2分别为铜电极在0.5mmol.1/1席夫碱(CA)、8_羟基喹啉(HQ)溶液中成膜不同时间后在质量分数5%的NaHC03水溶液中浸泡30分钟的Nyquist图。较大频率范围内半圆的出现说明席夫碱(CA)、8-羟基喹啉(HQ)能够与铜发生作用，在铜表面形成自组装膜，金属腐蚀反应受到抑制。该半圆至实轴Zlte轴上的弦长对应于电极反应转移电阻Rt。对缓蚀剂体系而言，Rt反映了缓蚀剂覆盖层对金属离子化过程的阻力，或说反映了腐蚀反应的速度。Rt值越大，说明金属离子化过程受到的阻力越大，金属腐蚀速度越小。一般认为，自组装膜的电荷传递电阻增大，则容抗弧的直径也增大。因此，高频半圆大的直径越大，自组装膜对表面电极过程的阻挡效应和对铜的缓蚀效果越好。
[0049]表1不同成膜时间拟合结果
[0050]
【权利要求】
1.一种在碱性介质中提高铜缓蚀作用的方法，其特征在于:所述的方法如下:首先将金属铜放入缓蚀液中，在20-30°C下，浸泡0.5-3h，浸泡完成后，再将金属铜放入质量百分数为5%的碳酸氢钠溶液中，浸泡10-60min即可,所述的缓蚀液为席夫碱和/或8-羟基喹啉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:金属铜在缓蚀液中的浸泡温度为25°C。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的缓蚀液为席夫碱，金属铜在席夫碱中的浸泡时间为lh。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的缓蚀液为8-羟基喹啉，金属铜在8-羟基喹啉中的浸泡时间为2h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:金属铜放入质量百分数为5%的碳酸氢钠溶液中，浸泡30min。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:缓蚀液浓度为0.l-5mmol.L—1。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于:缓蚀液浓度为Imol.L'
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的缓蚀液为席夫碱和8-羟基喹啉，席夫碱和8-羟基喹啉的重量比为0.1-10:1。
9.如权利 要求8述的方法，其特征在于:席夫碱和8-羟基喹啉的重量比为3:1。
10.如权利要求8述的方法，其特征在于:席夫碱和8-羟基喹啉的重量比为1:5。
【文档编号】C23F11/14GK104073807SQ201410135736
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】欧阳跃军, 唐莉莉, 唐彦春 申请人:怀化学院, 欧阳跃军