一种酸洗缓蚀剂及其应用的制作方法

本发明属于金属材料表面处理技术领域，涉及环保型淀粉酸洗缓蚀剂及其应用。

背景技术：

随着新世纪提出的“绿色化学”概念，世界化学与化工发展方向发生了历史性的变革。绿色化学是采用化学的方法和技术，从源头去消灭或缩小那些危害人类健康以及对环境有害的产物、试剂和溶剂等的产生。因此，缓蚀剂的绿色化已然成为自然科学的重点研究方向和学科前沿。然而植物缓蚀剂由于具有天然以及环境友好的特性，近年来逐渐成为了绿色缓蚀研究的热点之一。

研究表明，可采用加热回流萃取法、浸泡法从桉树叶中提取得到天然缓蚀剂，并在室温下酸性介质中研究其对A3钢的缓蚀性能，缓蚀率较高可达90.11％。也可运用腐蚀浸泡试验以及和相关电化学测试方法，在探究了不同浸泡时间下，竹叶提取液浓度对Q235碳钢缓蚀性能所产生的影响，在配制0.1g/mL的溶液中，用15％的硫酸溶液浸泡306min，其缓蚀效率高达96％以上，且竹叶提取液所达到的缓蚀效率依据浓度的升高而升高。李向红等采用电化学测试方法、失重法和原子力显微镜(AFM)，探究了在20℃、1.0mol/L HCI溶液中，一种金竹叶提取物(PSLE)对冷轧钢的缓蚀作用。由结果可知，当PSLE取质量浓度为100mg/L的浓度时，所达到的缓蚀率高，为94.2％。李向红等在盐酸溶液中，运用了失重法研究QTLE对冷轧钢所起的缓蚀效果。详细考察了温度(20～50℃)、盐酸的浓度(1.0～5.0mol/L)、缓蚀剂的质量浓度(10～200mg/L)和腐蚀浸泡的时间(6～120h)对耐蚀性能的探究。从实验结果可以看出，竹叶缓蚀剂(QTLE)对冷轧钢具有较优的缓蚀效果，20℃较大缓蚀率为92％，30～50℃时高达95％。

技术实现要素：

植物型缓蚀剂作为一种金属表面防护技术而受到人们普遍重视。目前采用的缓蚀剂均存在着毒性大、排放时污染环境、影响人体健康等缺点。为此，寻找一种植物型缓蚀剂的开发与应用就有重要意义。本发明以淀粉型缓蚀剂为切入点，逐步探究多种淀粉型缓蚀剂的缓蚀性能。

具体而言，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种酸洗缓蚀剂，所述酸洗缓浊剂由酸洗剂和缓蚀剂组成。

本发明所述酸洗剂优选为硫酸或盐酸。

本发明所述缓蚀剂优选为淀粉，所述淀粉优选为红薯淀粉、绿豆淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、山芋淀粉、豌豆淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉中的任意一种或多种组成。

本发明所述酸洗缓浊剂中酸洗剂的浓度为0.5～2mol/L、缓蚀剂的浓度100～500mg/L。

优选的酸洗缓浊剂中酸洗剂的浓度为0.5mol/L、缓蚀剂的浓度100mg/L。

优选的酸洗缓浊剂中酸洗剂的浓度为1.0mol/L、缓蚀剂的浓度300mg/L。

优选的酸洗缓浊剂中酸洗剂的浓度为1.5mol/L、缓蚀剂的浓度500mg/L。

本发明还要求保护所述的酸洗缓蚀剂在金属材料酸洗处理中的应用，所述金属材料优选为钢材。

本发明所述的酸洗缓蚀剂可以在室温下使用。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有下列优点：

(1)工业化钢铁酸洗通常会在高温下进行，因此酸雾扩散严重，本发明的抑雾缓蚀剂不仅满足了钢铁酸洗行业对酸雾抑制的需求，而且有效地避免了过酸洗造成的钢材损失和酸洗液的浪费；

(2)本发明解决了传统缓蚀剂均存在着毒性大、排放时污染环境、影响人体健康等缺点；

(3)本发明的抑雾缓蚀剂具有高缓蚀率，实现了资源的循环利用，具有明显的经济和社会效益。

附图说明

图1：为含有不同种类淀粉缓蚀剂单体的酸洗缓蚀剂浸泡腐蚀后的金相显微镜照片(其中，图1中左边图a为使用山芋淀粉浸泡腐蚀前的照片，右边图b为使用玉米淀粉浸泡腐蚀后前的照片)。

图2：为300mg/L的各类淀粉溶液的缓蚀率测试柱状图(其中，LD为绿豆淀粉，SY为山芋淀粉，XM为小麦淀粉，WD为豌豆淀粉，MLS为马铃薯淀粉，MS为木薯淀粉，HS为红薯淀粉，YM为玉米淀粉)。

图3：为1500mg/L的各类淀粉溶液的缓蚀率测试柱状图(其中，LD为绿豆淀粉，SY为山芋淀粉，XM为小麦淀粉，WD为豌豆淀粉，MLS为马铃薯淀粉，MS为木薯淀粉，HS为红薯淀粉，YM为玉米淀粉)。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明中的技术方案做出进一步的描述。除另有说明外，下列实施例中所使用的仪器、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。

实施例1：0.5mol/L H2SO4溶液中淀粉缓蚀性能的测定。

(1)预处理：样品为A3钢片，先用预处理液中浸泡1min，取出，超声清洗，干燥。

(2)测定：分别配制高浓度的H2SO4溶液和八种高浓度的淀粉溶液贮备液，然后混合稀释成实验所需的浸泡溶液，同时配制未加淀粉的空白浸泡溶液，待用。

将事先预处理好的钢片分别按顺序称量，精确度0.0001g，然后以交叉放置方式放入按上述步骤配好的浸泡溶液中浸泡70h，并观察表面腐蚀情况作相应记录。

将钢片从浸泡液中按顺序分别取出，用自来水冲洗掉表面锈迹后放入蒸馏水中超声2min，然后用吹风机吹干，待用。

将吹干后的钢片分别按顺序称量，精确到0.0001g，并贴上对应的标签后放入玻璃干燥器中待用，同时做两片钢片的后处理空白试验。

腐蚀速率V的计算公式如式(1)所示：

式中：

W表示试片质量损失，g；

W0表示酸洗空白试验中试片的质量损失平均值，g；

A表示试片的表面积，cm²；

D表示试片的密度，g/cm³；

T表示试片的试验时间，h；

8760表示与1a相当的小时数，h/a；

10表示与1cm相当的毫米数，mm/cm。

以质量百分数表示的缓蚀率IE按式(2)计算：

式中：

X0表示试片在未加淀粉的空白试验中的腐蚀速率(计算方法同上)，mm/a；

X1表示试片在加有淀粉的试验中的腐蚀率，mm/a。

为了考察不同种类表面活性剂的抑雾率，按照上述方法进行测试，其中酸洗液中淀粉缓蚀剂的浓度均为100mg/L，其结果如表1所示。

表1.不同种类淀粉缓蚀剂单体的缓蚀率结果

由表1可知，浓度均为100mg/L八种淀粉缓浊剂的缓浊率均达到了30％以上，其中100mg/L的山芋淀粉和玉米淀粉溶液中的缓蚀效果最好，其缓蚀率分别为44.98％和42.46％。绿豆淀粉、小麦淀粉、豌豆淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉和红薯淀粉溶液中的缓蚀率差距不大，其中山芋淀粉和玉米淀粉的金相显微镜照片显示，山芋淀粉的腐蚀面积较大，玉米淀粉的腐蚀面积小于山芋淀粉，详见图1，说明玉米淀粉的缓蚀效果较优。

实施例2：1.0mol/L H2SO4溶液中淀粉缓蚀性能的测定。

为了考察不同种类缓蚀剂的缓蚀效果，按照上述方法进行预处理并进行缓蚀性能测试，酸洗液中淀粉的浓度为300mg/L，其结果如下：在300mg/L的淀粉浓度条件下，小麦淀粉、马铃薯淀粉和豌豆淀粉溶液的缓蚀率相对较高，分别为63.50％、62.63％和62.54％。加入的淀粉型缓蚀剂为绿豆淀粉、山芋淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉和玉米淀粉时，其缓蚀率差距不大，分别为60.68％、60.41％、61.65％、59.61％和61.00％。其余的各类淀粉的缓蚀率均低于62％，且这些淀粉的缓蚀率差距不大。由此可知，当H2SO4的浓度为1.0mol/L、淀粉浓度为300mg/L时小麦淀粉、马铃薯淀粉和豌豆淀粉所达到的缓蚀效果较佳，具体结果见图2。

实施例3：1.5mol/L H2SO4溶液中淀粉缓蚀性能的测定。

为了考察不同种类缓蚀剂的缓蚀效果，按照上述方法进行预处理并进行缓蚀性能测试，其中酸洗液中淀粉的浓度为500mg/L，其结果如下：，豌豆淀粉、马铃薯淀粉和绿豆淀粉在500mg/L的淀粉浓度条件下的缓蚀率相对较高，分别为59.44％、59.15％和59.03％。加入的淀粉型缓蚀剂为山芋淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、红薯淀粉和玉米淀粉时，缓蚀率差距不大，分别为57.76％、58.74％、58.54％、57.37％和56.91％。综上所述，在1.5mol/L的H2SO4介质中，500mg/L的豌豆淀粉、马铃薯淀粉和绿豆淀粉所达到的缓蚀效果在八种淀粉中为较佳，详见图3。