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金属钛的腐蚀及缓蚀电化学研究

刘海燕  
【摘要】: 金属钛是一种多用途的结构金属,从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”,21世纪将是“钛的世纪”。所以,推广使用、发挥钛特性的优势作用,对促进工业发展、增强产品竞争的活力具有重要的作用,也是现代技术发展的方向。虽然钛是一种易于钝化、耐蚀性较强的金属材料,但在某些含有侵蚀性离子或化合物的环境中,由于表面TiO2氧化膜受到破坏而失去其对基底钛的保护性,并导致钛的腐蚀。因此钛的腐蚀与防护问题倍受关注,是目前材料学和电化学研究中的重要课题之一。氟化钠体系对金属设备会造成严重腐蚀破坏的体系。研究氟化钠体系中的腐蚀及防护措施,具有重要的现实意义。本文采用循环伏安法、稳态极化法和电化学阻抗法,详细研究了氟化钠溶液中钛电极的腐蚀和缓蚀情况以及协同缓蚀性能,并初步探讨了缓蚀机理。主要研究工作及结论如下: 在高氯酸钠溶液中加入氟化钠,通过做出的循环伏安曲线我们可以得到: 随着氟化钠浓度的增大,阳极峰电流逐渐增大,对钛电极的腐蚀性逐渐增强,钛电极阳极溶解更容易,氟化钠溶液对钛电极具有较强的腐蚀性。在加入钼酸钠和磷酸钠后的氟化钠体系中,随着加入缓释剂浓度的增大,阳极电流减小,说明磷酸盐和钼酸盐的复配物可以在钛电极表面形成一层保护膜,可以减缓钛电极的阳极溶解。 通过稳态极化测试研究结果得出,随着氟化钠浓度的增大,腐蚀电位负移,腐蚀电流变大,这表明随着浓度的增大,钛电极的腐蚀加剧。在0.1 M的氟化钠体系中添加钼酸钠、磷酸钠作为缓蚀剂,腐蚀电位正移,腐蚀电流减小,可有效缓解金属钛的腐蚀。加入复配磷酸钠和钼酸钠缓蚀剂的缓蚀效果比单独加入一种缓蚀剂效果要好,当复配比例为3:7时的缓蚀效果最好,利用缓蚀效率计算公式缓蚀效率可达到71.8%。 电化学阻抗测试结果表明,溶液中加入氟化钠的浓度越大,容抗半圆的直径越小,随着氟化钠浓度的增大,Rs、Rt随之减小,说明腐蚀程度加剧,于氟离子浓度的增大,加速了钛电极的腐蚀。钼酸钠和磷酸钠对钛电极具有协同缓蚀作用,总添加浓度为0.8g/L不变的情况下,当磷酸钠与钼酸钠比例是3:7时,既浓度分别为0.024g/L和0.056g/L时,协同缓蚀效率最高,比单独使用钼酸钠时缓蚀效果要好。


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