专利名称：钢铁在自来水中腐蚀的抑制的制作方法
技术领域：
本发明涉及到化学领域，尤其是涉及到抑制钢铁在自来水中腐蚀的一种新型缓蚀剂(简称为XM-101)及其配制方法。
化学缓蚀剂法抑制钢铁在自来水中腐蚀不仅有效，而且较为简便。这种方法采用的缓蚀剂种类繁多，诸如磷系、钼系、钼磷系、硅酸盐系等等。其中的磷系缓蚀剂具有缓蚀率高、剂量小，原材料价廉易得，成本低、无毒等优点而备受人们的关注和重视。商品名为PC-602水质稳定剂实质上就是一种兼有一定阻垢功能的磷系缓蚀剂[《材料保护》1988,8(1):61]。它是由多元醇磷酸脂、多元醇聚磷酸脂，聚磷酸盐和正磷酸盐组成的。当浓度为300ppm时，对A3钢的缓蚀率高这98％(失重法)。虽然PC-602具有一定代表性，但所用剂量较大，且缓蚀率也有待进一步提高。
本发明的目的就在于研制一种新型的，相对于PC-602而言，剂量更小而缓蚀率更高的同类缓蚀剂。
为达此目的，本发明所采用的技术路线及其作用原理如下(1)以兼有缓蚀作用和阻垢作用的三聚磷酸钠作为主成份。使新型缓蚀剂兼具一定的阻垢功能。(2)首次将具有水解性的磷酸二氢锌引入配方中。磷酸二氢锌与正磷酸盐或非水解性的锌盐(如ZnSO4等)相比较具有更多的优点。磷酸二氢锌具有水解性，能在自来水中的钢铁表面的阴极反应处形成不溶性的Zn3(PO4)2沉积膜，这种膜与基体结合牢固。正磷酸盐或非水解性的锌盐(如ZnSO4)没有这种性能。磷酸二氢锌可在自来水中电离，磷酸根在溶解O2的协同作用下与Fe++反应，在钢铁表面形成不溶性的FePO4沉积膜，其作用同正磷酸盐，而Zn++有可能以Zn(OH)2的形式在钢铁表面形成阴极型沉淀膜，这种膜不牢固，但能增效，其作用同非水解性的锌盐(如ZnSO4等)相同。(3)利用“分子剪裁法”合成的磷酸三乙醇胺，进一步加强了醇胺基团和磷酸根之间的协同作用。由于醇胺基团的缓蚀性能强于多元醇基团，采用磷酸三乙醇胺较之多元醇磷酸脂更好。磷酸三乙醇胺在溶解O2的协同作用下，能在自来水中的钢铁表面形成磷酸三乙醇胺，γ-Fe2O3、Fe3O4和FePO4的多重保护膜，同时，由于磷酸三乙醇胺支链多，当膜破损时尚具自修复的能力。并且，磷酸三乙醇胺与磷酸盐复配可大幅度提高缓蚀效果。(4)通过复配试验，达到优化组合。实验表明三聚磷酸钠、磷酸二氢锌和磷酸三乙醇胺首次作为一个整体(XM-101)配合完美，协同作用十分显著，对抑制钢铁在自来水中腐蚀特别有效。
抑制钢铁在自来水中腐蚀的方法包括在自来水介质中添加50ppm～250ppm的XM-101缓蚀剂以及该缓蚀剂的制备。这种缓蚀剂是由55～65％的三聚磷酸钠、15～25％磷酸二氢锌和15～25％的磷酸三乙醇胺组成的。三种组份的混合物最好以溶液的形式加入，总含量为100mg/ml。
缓蚀剂中的磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌可按下列反应式，即……(1)……(2)计算出磷酸、三乙醇胺和氧化锌的用量，通过直接反应制得。
XM-101缓蚀剂混合液的配制方法是，先取适量水，加入计算量的磷酸和三乙醇胺，充分搅拌，并静置片刻，再加入计算量的氧化锌，继续搅拌至全溶，然后加入计算量的三聚磷酸钠，搅拌至全溶，最后补足水量，搅匀，即成符合要求的缓蚀剂混合液。
根据自来水介质的重量和要求的缓蚀剂浓度，可以计算出缓蚀剂混合液的用量，然后将缓蚀剂混合液加入自来水介质中，搅拌均匀，即可使用。
XM-101自来水介质缓蚀剂浓度为75ppm时，用失重法测得该缓蚀剂对A3钢的缓蚀率高达100％。与PC-602相比，XM-101的剂量仅为PC-602的1/4，而缓蚀率却高出2％，达到满标。显而易见，XM-101的缓蚀性能远远优于PC-602。
XM-101的主要特点(1)高效。(2)剂量小，原材料价廉易得，成本低。(3)原材料无毒。(4)兼有一定阻垢功能，可作水质稳定剂使用。
实施例1．试验溶液为不加缓蚀剂的自来水和加有按60％三聚磷酸钠、20％磷酸三乙醇胺和20％磷酸二氢锌(重量百分比)配制成的XM-101自来水介质缓蚀剂75ppm的自来水。试验材料为A3钢，规格为5×2.5×0.2cm，表面积为28cm2。所用试样均经金相砂纸逐级打磨，再经自来水和无水酒精清洗，冷风吹干，置于干燥器24小时以上，备用。
实验采用失重法，试样经称重后在试验溶液中浸泡1800小时，取出的试样按GB6384-86方法处理、称重，按下列公式(3)计算钢样的腐蚀率υ，即υ(mm/y)-8.76×104×Δw/s×t×p……(3)式中Δw为钢样的失重(g),S为钢样的表面积(cm2),t为浸泡时间(h),p为钢材密度(g/cm3)。
再按下列公式(4)计算缓蚀剂对A3钢的缓蚀率E，即E(％)=(υo-υc)/υo×100……(4)式中υo为未加缓蚀剂的钢样腐蚀率，υc为给定缓蚀剂的钢样腐蚀率。
测试结果如下缓蚀剂浓度为75ppm时，对A3钢的缓蚀率为100％。钢样光亮如初，未见宏观腐蚀。
实施例2，方法同上，XM-101缓蚀剂浓度为150ppm(组分配比如上例)时，对A3钢的缓蚀率为99.73％。钢样光亮，未见宏观腐蚀。
权利要求
1．钢铁在自来水中腐蚀的抑制，其特征在于自来水介质缓蚀剂是由三聚磷酸钠、磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌所组成，它们的配比(重量比)为三聚磷酸钠55～65％；磷酸三乙醇胺15～25％；磷酸二氢锌15～25％。
2．如权利要求1所述的钢铁在自来水中腐蚀的抑制，其特征在于自来水介质缓蚀剂的浓度为50ppm～250ppm。
3．如权利要求1所述的钢铁在自来水中腐蚀的抑制，其特征在于自来水介质缓蚀剂的三种组分的混合物最好配制成溶液的形式使用，总含量为100mg/ml。
4．钢铁在自来水中腐蚀的抑制，其特征在于缓蚀剂混合液的配制方法是，先取适量水，加入计算量的磷酸和三乙醇胺，充分搅拌，并静置片刻，再加入计算量的氧化锌，继续搅拌至全溶，然后加入计算量的三聚磷酸钠，搅拌至全溶，最后补足水量，搅匀，即成符合要求的缓蚀剂混合液。
全文摘要
钢铁在自来水中腐蚀的抑制包括在自来水介质中添加50ppm－250ppm的一种新型缓蚀剂及该缓蚀剂混合液的配制方法。这种缓蚀剂是由55－65%的三聚磷酸钠、15－25%的碳酸三乙醇胺和15－25%的磷酸二氢锌所组成。它不仅能在自来水中的钢铁表面形成多重的保护膜,而且当膜破损时尚具自修复的能力。因此,它对抑制钢铁腐蚀特别有效,缓蚀率高达100%,并且原材料价廉、无毒。同时,它还兼有一定的阻垢功能,可作为水质稳定剂使用。
文档编号C23F11/08GK1219608SQ9712336
公开日1999年6月16日 申请日期1997年12月8日 优先权日1997年12月8日
发明者郭良生, 黄霓裳, 石小燕, 邱富荣 申请人:中国科学院福建物质结构研究所二部