X65钢作为一种优质钢材料被广泛应用于现代工业中,而研究其在硫酸介质中的腐蚀行为及离子液体缓蚀剂对其腐蚀过程的影响,对于实际工业中筛选有效缓蚀剂具有理论和现实意义。近年来,随着可持续发展的需要,越来越多的环境友好型物质被用作缓蚀剂进行抗腐蚀研究。离子液体是一种新型的绿色溶剂,因其有低毒、无挥发、溶解性好、热稳定性好、可设计性等优点,近年来被陆续用作缓蚀剂进行研究。本论文筛选了一种乙烯基咪唑类离子液体和四种烯丙基咪唑类离子液体作为缓蚀剂,它们分别为:1-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐([VEIM]Br)、1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐([AEIM]Br)、1-烯丙基-3-丁基咪唑溴盐([ABIM]Br)、1-烯丙基-3-己基咪唑溴盐([AHIM]Br)、1-烯丙基-3-辛基咪唑溴盐([AOIM]Br)。为了研究以上缓蚀剂在0.5 M H2SO4溶液中对X65钢的抗腐蚀性能以及防腐机制,本文应用极化曲线、交流阻抗、失重法、表面形貌及量子化学计算等多种技术,对上述体系的腐蚀性能进行了测试与研究,并评价了相应的缓蚀效果。本文的主要结果如下:(1)交流阻抗的测试结果表明,随着缓蚀剂浓度的增大,容抗弧半径不断增大,即反应体系中的电荷转移电阻Rct值不断增大,因此腐蚀反应过程中的阻力不断增大,缓蚀效率随之增大,而对应的界面双电层电容值都比空白腐蚀液的值小,表明介电常数小且体积大的缓蚀剂分子逐渐吸附在金属表面,取代了之前在金属表面上的水分子,从而形成一层保护膜,有效抑制了硫酸对X65钢的腐蚀。(2)动电位极化曲线的研究表明,随着缓蚀剂浓度的增大,腐蚀电流密度将减小,缓蚀效率增大。并且缓蚀剂对阴极过程的抑制作用相对较大,且缓蚀剂的加入未改变阴极析氢和金属阳极氧化的反应机制。由于腐蚀电位的变化不大,可判断五种缓蚀剂均为混合型缓蚀剂。(3)失重实验表明,缓蚀剂的浓度越大,X65钢的腐蚀速率越小,防腐效果越好,失重实验结果与极化曲线实验的缓蚀效率变化及交流阻抗测试实验结果有良好的吻合性。(4)吸附热力学的计算结果显示,所研究的五种离子液体在0.5 M H2SO4溶液中对X65钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,而且其计算所得的吸附吉布斯自由能均为负值,表明几种离子液体缓蚀剂在X65钢表面的吸附是自发进行的,它们的吸附均是物理吸附与化学吸附共同作用的结果。(5)量子化学计算结果显示,缓蚀剂的抗腐蚀性能与较低的分子能带(ΔE)和较高的偶极距(μ)有关。当缓蚀剂分子具有较低的LUMO轨道能量(ELUMO)和较高的HOMO轨道能量(EHOMO)时,分子能带(ΔE)较低,缓蚀剂与金属之间存在较强的相互作用力,缓蚀效果更好。综合研究结果,本文得出结论:五种咪唑啉离子液体对X65钢在0.5 M的硫酸溶液中有良好的缓蚀作用。而扫描电镜的结果反映出,相对于空白腐蚀液,添加的缓蚀剂对金属表面有着良好的保护,因此也验证了电化学实验与失重实验得到的结论。本文各种实验测试给出的几种缓蚀剂缓蚀性能大小顺序为:[AOIM]Br>[AHIM]Br>[ABIM]Br>[AEIM]Br>[VEIM]Br。