一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业循环冷却水系统领域的一种用作碳钢防腐的复合缓蚀剂。
【背景技术】
[0002] 每年有大量的金属材料因为发生腐蚀而损耗，造成了巨大的经济损失。碳钢是目 前应用最广泛的金属材料之一，石油和化工设备约有80%是用铁碳合金制造的。碳钢是一 种耐腐蚀性较差的钢材，尤其在高腐蚀性的工作环境中（如海水介质中），腐蚀成为更严重 的问题。
[0003] 缓蚀剂是一种在腐蚀体系中添加少量即可使金属腐蚀速率降低的物质，可以防止 或减缓工程材料腐蚀的化学物质或复合物质，它的用量很小，一般为〇. 1 %~1 %，但效果 显著。缓蚀剂防腐技术由于其具有操作简单、见效快、能保护整个系统等优点，而被广泛应 用于各种领域。目前，碳钢的缓蚀剂防腐蚀技术虽然已有较多应用，但在有氯离子存在的介 质中所用缓蚀剂缓蚀效率仍然不是很高，这主要是由于氯离子长期在循环水中>l〇〇〇mg/L 有极高的极性促进腐蚀反应，又有很强的穿透性，容易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙腐 蚀和孔蚀。另外，由于一些传统缓蚀剂的添加量较大，所以其成本较高。工业生产中对海水 的应用较多，如常用海水作为工业循环水，其中的cr离子对碳钢的腐蚀作用很大。在工业 上采用循环冷却水技术时通常要考虑到设备的腐蚀问题，铬酸盐类缓蚀剂最早用于冷却水 系统的防腐，缓蚀性能优良、成本低廉，但受铬离子（铬有毒，可致癌）的环境排放指标的严 格限制，将逐步被淘汰。目前国内广泛采用的磷系缓蚀剂，虽然无毒，价格低廉，却在排放时 易引起水源的营养化，对环境也有不良影响。因此研宄cr离子介质中缓蚀效率高、环境友 好、成本低廉的缓蚀剂具有很好的应用前景和实用价值。
[0004] 已有文献报道以及本课题组的研宄表明，钨酸钠、硝酸铈和中性红属于环境友好 型缓蚀剂，但在中性介质中单独作为缓蚀剂对碳钢进行防腐，有两个主要的缺点：第一，用 量大，相应的成本高，不利于工业的生产应用；第二，缓蚀性能不稳定。单纯使用一种缓蚀 剂，其在钢片形成的缓蚀膜并非十分致密，阻止侵蚀性离子的效果不如铬酸盐。
[0005] 因此，本发明选择环境友好的组分物质钨酸钠、硝酸铈以及中性红，进行复配，利 用组分物质之间的缓蚀协同效应，在提高缓蚀性能的同时，显著降低缓蚀剂的用量。此缓蚀 剂的使用方法简单，成本低，绿色环保，对于在中性介质中的碳钢具有极强的缓蚀效果。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，该缓蚀剂可 有效防止或减缓在高cr离子溶液中c厂对碳钢的腐蚀作用，缓蚀能力显著，使用方法简单， 生产成本低，绿色环保，可有效解决碳钢在中性介质中的腐蚀问题。
[0007] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0008] -种用于中性介质中的碳钢防腐复合缓蚀剂，该复合缓蚀剂通过以下方法制备：
[0009] (1)将氯化钠用去离子水溶解，得到氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分比为1~ 5%；
[0010] (2)向氯化钠水溶液中以5~6:4~5:5~6的质量比分别添加钨酸钠 (Na2W04)、硝酸铈（Ce(N03) 3)和中性红（C15H17C1N4)，所述钨酸钠、硝酸铈和中性红在 氯化钠水溶液中总的质量百分比为0. 14~0. 17 %，30°C下恒温搅拌10分钟，得到 (Na2TO4)-Ce(N03)3-C15H17ClN4(简写为：W-Ce-C15H17C1N4)复合缓蚀剂。
[0011] 将所述W-Ce-C15H17C1N4复合缓蚀剂用于碳钢在中性介质中的防腐处理。所述中性 介质除含Cr的NaCl溶液，还包括其它呈中性的盐溶液，也包括呈中性的水介质。
[0012] 该含有中性介质的W-Ce-C15H17C1N4复合缓蚀剂缓蚀性能优良、用量小、具有环境友 好和绿色环保的特性，可用于碳钢在中性介质中的防腐。其优良的缓蚀性能依赖于该缓蚀 剂与被保护金属表面形成的稳定配合物，也依赖缓蚀剂成分之间的缓蚀协同效应。
[0013] 由于中性红（C15H17C1N4)分子中含有4个氮原子，其中两个N杂原子为六元杂环 (吡嗪环），从而具有丰富的孤对电子和电子，是良好的螯合配体，可以与Ce3+离子的外 层空(fs1轨道和WO广中的W(VI)所剩余的2条d2sp3空轨道作用形成大分子配合物，所形 成的配合物，可吸附在钢片表面，形成一层致密而均匀的缓蚀膜，从而隔绝了腐蚀介质与钢 片表面，起到了很好的隔离缓蚀作用。因此，选用钨酸钠、硝酸铈和中性红按照一定的比例 浓度进行复配，能够充分利用这三种组分试剂之间的缓蚀协同效应，提高其缓蚀性能。
[0014] 对该复合缓蚀剂进行环保数据的分析和检验如下：
[0015] 中国医学预防中心药理室已对钨酸钠和硝酸铈在18~19°C温度下，对小白鼠进 行灌胃后发现：钨酸钠的LD5Q(半数致死剂量）为1782mg/kg左右，硝酸铈的LD5Q为4200mg/ kg左右，这些其数据都远远大于500mg/kg的低毒性下限标准，因此，钨酸钠和硝酸铈现已 经被确认为是一种低毒、不造成环境公害的物质。另外，对所制备的三元复合缓蚀剂进行环 保性能检测，生物毒性参照美国MICROTOX及中国科学院南京土壤所提出的急性毒性标准 检测，均未检测出毒性。该缓蚀剂的各项指标也完全符合国家标准：GB/T14848-93《地下 水质量标准》、GB8978-1996《污水排放综合标准》、GB15618-1995《土壤环境质量标准》。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0017] (1)该复合缓蚀剂缓蚀性能优良，用量小，复合缓蚀剂0. 17%的添加量与0. 1 %~ 1 %的缓蚀剂添加标准要求相比，添加量较小，可实现低成本目标；
[0018] (2)与传统的缓蚀剂相比，该复合缓蚀剂绿色无毒，有利于环保；
[0019] (3)该复合缓蚀剂添加方法极为简便（只需将三种物质按一定比例浓度添加到腐 蚀介质中进行搅拌便可使用），我国稀土和钨酸盐储量丰富，因此原料来源广，成本较低，便 于工业推广应用。
【附图说明】
[0020] 图1是不同缓蚀剂在腐蚀溶液中对碳钢的缓蚀效率曲线
[0021] 图2是35°C空白组（3. 5%的NaCl溶液