盐酸溶液中黄豆提取物对A3钢的缓蚀性能研究

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金属材料腐蚀现象普遍存在,各国每年由于金属腐蚀造成的经济损失占国民经济生产总值的2-4%。研究表明,在腐蚀环境中添加缓蚀剂是有效解决腐蚀问题的方法之一。天然植物提取物缓蚀剂具有无毒、易降解的特点,已成为缓蚀剂研究领域中受到关注的热点之一。本论文选取黄豆提取物(SE)、大豆分离蛋白(SPI)及两者的木瓜蛋白酶水解产物(SEH、SPIH)为研究对象,利用失重法、电化学方法(开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱)和扫描电镜(SEM)、EDAX能谱、傅里叶红外光谱等方法探究四种缓蚀剂对盐酸溶液中A3钢的缓蚀性能。四种缓蚀剂对盐酸溶液中A3钢具有良好的缓蚀效果,在A3钢表面的吸附均符合Langmuir吸附等温式。在20~60℃,6~72 h,1~3 mol/L盐酸浓度的实验范围内,增大缓蚀剂浓度,A3钢的腐蚀速率逐渐减小直至基本不变;随着温度升高,盐酸溶液浓度、时间的增长,A3钢的腐蚀速率增大。在20℃时,A3钢在分别添加400 mg/L SE、SPI、SEH和SPIH的1 mol/L盐酸溶液中反应6 h,缓蚀效率分别为84.3%、91.5%、94.4%和97.5%。在相同条件下,SPIH的缓蚀效果最佳。添加四种缓蚀剂后,在盐酸溶液中A3钢的腐蚀电位(Ecorr)变化较小,腐蚀电流密度(Icorr)显著降低,阴极Tafel斜率(bc)和阳极Tafel斜率(ba)均增大,为混合型缓蚀剂。电化学阻抗谱均为单一的容抗弧,缓蚀剂使A3钢容抗弧半径、低频区阻抗模值和相位角极值增大,A3钢的腐蚀速率降低。表面分析测试结果显示,添加缓蚀剂的盐酸溶液中A3钢表面的腐蚀程度较轻,打磨后的条纹状痕迹仍可见,未观察到点蚀、缝隙腐蚀等现象。A3钢表面成分主要由C、O、Fe元素组成。缓蚀剂红外光谱图结果表明,四种缓蚀剂中含有-NH2、-COOH、C-N等官能团。通过官能团提供孤对电子或p电子与Fe的空d轨道形成配位键产生化学吸附,或通过静电引力产生物理吸附,改变A3钢/溶液界面结构抑制腐蚀。
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