[发明专利]抑制钢铁在盐水中腐蚀的缓蚀剂、制备方法及其使用方法

说明书

本发明涉及化学领域，尤其是涉及一种抑制钢铁在盐水(22.4％食盐溶液，下同)中腐蚀的新型缓蚀剂(简称XM-606)及其配制与使用方法。

缓蚀剂的应用已有100多年历史，然而由于用化学缓蚀剂法抑制钢铁在盐水中腐蚀具有较大的难度，涉足者寥寥无几，能参照的资料甚少。国外(日本)曾经报道，在10～25％的NaCl溶液中添加NaNO₂100g/l，苯甲酸钠1g/l(总浓度相当于87144ppm)可使软钢的腐蚀率降低为1/80(缓蚀率则为98.75％)。国内《全面腐蚀控制)》1995，9(1)：32-33页报道，在10～15％的NaCl盐水中添加重铬酸钾4000ppm，mpA300ppm，HpMA10ppm和Zn⁺⁺20ppm(总浓度为4330ppm)可使碳钢的缓蚀率达到95％。

发明人认为，采用重铬酸钾或亚硝酸钠等钝化型钢铁缓蚀剂固然高效，但存在着严重的问题：其一，重铬酸钾、亚硝酸钠属危险性阳极型缓蚀剂，若加入量不足，不仅不能使钢铁钝化而起保护作用，反而会加速钢铁腐蚀，因而剂量往往较大。其二，重铬酸钾、亚硝酸钠属极毒致癌物质，会污染人类赖以生存的环境，遭到淘汰是理所当然的。为此，本发明的目的就在于研制一种高效、廉价、无毒或低毒的新型缓蚀剂，取代高效但极毒的亚硝酸钠配方和重铬酸钾配方。

为实现本发明的目的，所采用的技术路线及其作用原理如下：(1)以缓蚀性能好，低毒无公害的钼酸钠作为主成份。众所周知，钼酸钠是钢铁磷化常用的有效加速剂，若将钼酸钠与磷酸盐或磷酸酯复配，借助组份间的协同作用，定能大幅度提高缓蚀效果，同时又能大幅度降低价格较贵的钼酸钠用量。(2)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。它在溶解O₂的协同作用下，能在钢铁表面形成磷酸三乙醇胺、γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄和FePO₄的多重保护膜，并且由于它支链多，当膜破损时尚具自修复的能力，与钼酸钠的复配性甚佳。(3)首次把磷酸二氢锌引入盐水介质缓蚀剂中，它与Na₃PO₄或ZnSO₄相比较具有更多的优点。磷酸二氢锌具有水解性，能在钢铁表面的阴极反应处形成不溶性的Zn₃(PO₄)₂沉积膜，单独使用Na₃PO₄或ZnSO₄不能形成上述沉积膜。磷酸二氢锌能电离，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Na₃PO₄，而Zn⁺⁺有可能以Zn(OH)₂的形式形成阴极型沉淀膜，这种膜不牢固，但能增效，其作用同ZnSO₄。(4)在新型缓蚀剂配方中引入适量乌洛托品，其分子中具有四个杂化原子N，可与钢铁表面裸露的铁原子络合，直接吸附于钢铁表面，抑制钢铁腐蚀阴、阳极共轭过程，避免缓蚀剂在钢铁表面形成保护膜期间阳极上铁的溶解过快而使钢铁腐蚀率增大，同时它自身也可作为保护膜的有效组份，提高保护作用。(5)通过复配试验，达到优化组合。实验表明：钼酸钠、磷酸三乙醇胺、磷酸二氢锌和乌洛托品四种组份首次作为一个整体(XM-606)配合完美，协同作用十分显著，对抑制钢铁在盐水中的腐蚀特别有效。

钢铁在盐水中腐蚀的抑制包括在盐水中添加1000ppm～2500ppm的XM-606盐水介质缓蚀剂及该缓蚀剂的制备与使用。这种缓蚀剂由35～45％钼酸钠、5～9％磷酸三乙醇胺、2～4％磷酸二氢锌和45～55％的乌洛托品所组成。

缓蚀剂的组份最好分别配制成溶液的形式使用。A液为钼酸钠溶液，其含量为100mg/ml。B液为乌洛托品溶液，其含量为100mg/ml。C液为磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌的混合液，磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌之比为7∶3(重量比)，总含量为100mg/ml。

实际上C液可按下列反应式，即

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