盐酸溶液中六次甲基四胺对黄铜的缓蚀作用及吸附热力学研究

盐酸溶液中六次甲基四胺对黄铜的缓蚀作用及吸附热力学研究 第 35卷 第 6期 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面 技 术 V o.l 35 NO. 6 2006年 12月 SURFACE TECHNOLOGY . Dec 2006 盐酸溶液中六次甲基四胺对黄铜的缓蚀作用及吸附热力 学研究 1 2 1 1 黄峰 钱锐 李佰玲 焦庆祝 1 辽宁师范大学化学化工学院 辽 宁 大连 116029 2 烟台市锅炉压力容器检验研究所 山东 烟台 264000 . . 摘 要 采用失重法研究了不同温度下不 同浓度的六次甲 基四胺在 10 盐酸介质 中对黄 铜 的缓蚀作 用。结果 表 明 六次甲基四胺在 10 盐酸介质中对黄铜的 腐蚀有 良好 的抑制 作用 六 次甲基 四胺 吸附于 黄铜 表面 其 吸附规 律服 从 Langmu ir等温式 由此获得了相关热力 学参数。 关键词 缓蚀 六次甲基四胺 黄 铜 盐酸 吸附 中图分类号 O 647 3 . 文 献标识码 A 文章编号 1001- 3660 2006 06- 0027- 02 m Study on Corrosion Inhibition and Absorbing Thermodyna ics of H exam ethylenetetram ine on B rass in H ydrochloric Acid Solution 1 2 1 1 - HUANG Feng Q IAN Ru i LI Ba i ling JIAO Q ing-zhu . 1 Institu te of Chem istry and Chem ica l Eng in eerin g L iaoning Norm al Un iv ersity Dalian 116029 Ch in a . 2 Institute of Yantai C ity Bo iler Pressure Vessel Inspection Y anta i 264000 China Ab stract The corrosio n inh ib it io n of hexam ethylenetetram in e on brass in 10 hydrochloric acid is in - m t vest ig ated w ith d ifferent te peratures and d ifferen t concentration of hexam ethy lenetetram in e by w e ig h- lo ss m eth- . od T he resu lt show s that the hexam ethy lenetetram in e has effic ien tly inh ib ited the corrosion of brass in 10 hy- m m droch lo r ic ac id so lu t io n and that adsorption o f hexam ethy lenetetra in e on the surface of the brass confor s w ith m m m m th e L angm u ir iso th er . The corre lative ther odyna ics para eters are obta in ed . Key word s Corrosion inh ib ition H exam ethylenetetram in e Brass H ydrochloric acid Adsorption0 引 言 800 1000 的水 砂纸逐级 打磨 至 用金相 试样预 磨机配以 400 、 、 表 面光滑 蒸馏 水冲洗后 用无水 乙醇和丙 酮脱脂处理 干燥 后 黄铜是由铜和锌所 组成的 二元合金。黄铜具有良好的力学 、60 下 将 2 片 黄 铜 试 片 悬 于 精 确 称 重。分 别 在 30、40、50 50m l含 有 不 同浓 度 六次 甲 基 四胺 的 10 盐酸 溶 液中 。反 应性能、工艺性能、 电导 热性 能和 耐蚀 性能 1 。黄 铜 无 缝管 可 导 24h取出黄铜试 片 用蒸 馏 水冲 洗 后 再用 无 水乙 醇 和丙 酮 处用于热交换器、 低温管 路和海底运输管等。设备运行期 冷凝器、 理 电 吹 风吹干 精确称重。取反应前后试片的质量差的平均 值间 介质中部分成 分常 在设 备或 管路 表面 沉积 使 换热 效率 下 为不同试验条件下黄铜试片的失重量。作 出失重量 W-六次甲降 便需要用酸性清洗剂进行化学清洗。而在化学清洗中 盐酸 4 基四胺浓度 C 曲线 按 Sek ine 方法进行处理。是应用最广泛的清洗 剂 它溶垢 能力强、 渗氢量少、 速度快、 金属的氢脆敏感性小 2 。然而 在清洗过 程中黄 铜极易 发生选 择性腐蚀 即脱锌腐蚀 。锌首先从黄铜 表面层溶 解脱出 剩余 铜 呈 2 结果与讨论海绵状 并以此为附加阴极 与 黄铜 阳 极 形 成电偶 进一 步加 根据试验数据作出不同温度下的 W- 曲线 图 1。由 图 C速腐蚀 甚至引 起穿 孔 3 。 因此 盐 酸介 质中 的黄 铜缓 蚀问 题 1可见 在 10 盐酸溶液 中 不 同温 度 下 随 着六 次甲基 四胺 质便尤其重要。 量浓度的增加 失重量逐渐变小 即腐 蚀速率逐渐变小。当六 次 本文采用失重 法研 究了在 10 盐 酸溶液 中六 次甲 基四 胺 甲基四胺的质量浓度增大到一 定值以 后 W - 曲线趋 于水平 C对黄铜 的缓蚀作用 获得了重要的基础数据。 缓蚀作用基本保持不变。 假设缓蚀作用是由 于缓蚀剂分子被吸附在黄 铜表面上引起1 试验方法 的 则当六次甲 基四胺的质量 浓度从 0增大到一定值时 黄铜 试 将 2片 30mm 20mm 0. 4mm 黄铜试片 63 Cu 37 Zn 片失重量 W 逐渐减小到 最低恒 定值。缓蚀 作用 逐渐增 强 是 收稿日期 2006- 05 - 30 作者简介 黄峰 1982 - 女 辽宁鞍山人 硕士 研究方向: 金属腐蚀与防护。 27 黄峰等 盐酸溶液中六次甲基四胺对黄铜的缓蚀作用及吸附热力学研究 表 1 温度与缓蚀作用的关系 温度 / 相关系数 R 截距 f /K 斜率 f 吸附系数 K 0 缓蚀率 / 30 0. 9972 . 167 5 0 5770 . . 482 8 . 30 30 40 0. 9947 . 146 5 0 5782 . . 553 4 . 35 14 50 0. 9984 . 131 4 0 5887 . . 628 3 . 41 86 60 0. 9998 . 117 9 0 6330 . . 752 9 . 50 94 吸附能力增 强 缓 蚀 率相 应提 高。在本 试验 温度 范围 内 可 用 图 1 不同温度下 W-C 曲线 V an t H off方 程表示吸附系数 K 0 与温度之间的关系:由于六次甲基四胺分 子逐步吸 附在黄 铜表面 最终 达到饱 和单 lnK 0 - H 0 /RT B分子层吸附 覆盖度 趋于 1 有效地保护了黄铜试片。由此可 式中 H 0 为吸附热 B 为常数。由表 1数据求出 ln 0 并对 K定义: 1 /T 作图 得到图 3所示一条 直线 相关系 数 r 0. 9967 斜 率 W 0 - W / W 0 - Wm 1 m - 1. 460K - 1 从斜率求得 H 0 - mR 12. 14kJ/m ol 表明 式中 W 0 为未加六次甲基四胺时的失 重量 W 为某 浓度 吸附过程是吸热的 温度升高 有利于六 次甲基 四胺在 黄铜表 面六次甲基四胺时的失 重量 W m 为最小失重量。 的吸附 因而缓蚀率随之增大。 假设六次甲基四 胺分子在 黄铜表 面的吸 附规律 服从 L ang- 对于吸附过程 有 G 0 - RT lnK 可 算出 G 0。再 根据 吉mu ir等温式。即有: 0 0 0 姆斯-亥姆霍兹方程 G H - T S 求 出吸附 过程的 S0 结 K a / 1 K a 2 果见表 2。 式中 K 为吸附作用的热力学平衡常数 也 称为吸附系 数 a 表 2 吸附过程的热力学函数增量为六次甲基四胺 的活 度。因六 次甲 基四 胺的 浓度 很低 a C T /K H 0 / kJ mo l- 1 G 0 / kJ m ol- 1 S0 / J mo l- 1 K - 1 2式可写为: 303. 15 - 15. 20 . 91 41 KC / 1 K C 3 313. 15 - 16. 08 . 91 27 改写为: C / 1 /K C 4 12. 14 323. 15 - 17. 77 . 91 13 若以上假设成立 C / 与 C 应为 线性 关系 斜 率为 1 截 距 333. 15 - 19. 76 . 91 52为 1 /K。但是黄铜在盐酸溶液中的失重量不仅 仅与六次甲 基四胺在黄铜表面的吸附有关 还可能受到黄铜的表面状态、腐蚀电 吸附过程的 G 0 lt 0 说明六次甲基四胺在 黄铜试片表面 的位、发生多层吸附等其他复杂因素的影响 因此以失重量计算覆 吸附过程可以自动发 生 且 随温度 升高 G 0 减小 说明 吸附 作盖度 并不能真正反映 六次甲 基四胺 在黄铜表 面的吸 附情况 用增强。 S 0 gt 0 表明六次甲 基四胺吸 附于黄 铜表面 挤走更 多应加入校正因子 f 进行校正 3式改写为: 水分子 使体系更为无序。 f KC / 1 KC 5 则有: C / f /K fC 6 3 结 论 这样 C / 与 C 仍呈直线关系 但斜率为 f 截距为 f /K 可将斜率为 1和偏离 1的情况包括在内 更为客观准确。 综上所述 六次甲基四 胺吸 附于黄 铜表 面 其吸附 规律 符 计算各试验温 度下不 同六 次甲基 四胺 质量 浓度 时的 并 合 Langmu ir等温式 随着 六次 甲基 四胺 浓 度的 增大 缓 蚀率 提作 C / - 曲 线 可分别 得到 4条 相 关系 数在 0. 99 以上 的直 线 C 高 在 测量温度 范围内 随温度的 升高缓蚀 率增大 六次甲基 .