二乙醇胺在酸洗介质中对碳钢的缓蚀性能研究*

艾武全，王永垒，，杨志萍，许 涛，徐叶平

（1．黄山华惠科技有限公司，安徽 黄山245061；2．黄山学院化学化工学院，安徽黄山245041）

二乙醇胺在酸洗介质中对碳钢的缓蚀性能研究*

艾武全1，王永垒1，2，杨志萍1，许 涛2，徐叶平2

（1．黄山华惠科技有限公司，安徽 黄山245061；2．黄山学院化学化工学院，安徽黄山245041）

借助静态质量损失法研究二乙醇胺作为缓蚀剂在质量分数分别为3%的氢氟酸、盐酸、硫酸和硝酸中对Q235A钢和20号碳钢的缓蚀性能，确定了二乙醇胺在上述酸介质中的最佳量。结果表明，二乙醇胺在质量分数分别为3%的氢氟酸、盐酸和硫酸介质中对Q235A钢和20号碳钢均有较好的缓蚀作用，缓蚀率均在80%以上。

二乙醇胺 静态质量损失法 Q235A钢 20号碳钢

在工业除锈及化工设备电镀前的酸洗环节，为了避免金属腐蚀，最常用的方法就是加入酸洗缓蚀剂［1-4］。其中，咪唑啉类缓蚀剂［5-8］作为传统型的产品，具有高效、低毒的特点，属于一类性能优良的缓蚀剂而广泛使用。其性能优良的原因［9-10］在于咪唑啉的N和O基团可以在金属表面形成良好的吸附层，从而阻止酸液对其的接触腐蚀。而二乙醇胺作为小分子多官能的化合物，同时具备N和O基团，可以在金属表面形成良好吸附，可用于金属防锈使用。因此，该试验借助静态质量损失法研究了二乙醇胺在40℃条件下分别在工业常用酸洗介质（如质量分数分别为3%的氢氟酸、盐酸、硫酸及硝酸）中对Q235A钢和20号碳钢的缓蚀性能，并确定二乙醇胺在上述酸性环境中的最佳使用量，从而为其工业缓蚀应用提供指导。

1 试验部分

1．1 试验材料

二乙醇胺为工业品，盐酸、硫酸和硝酸均为分析纯，Q235A钢和20号碳钢腐蚀挂片。

1．2 缓蚀性能评价

在40℃下，分别将Q235A钢和20号碳钢挂片放入含二乙醇胺缓蚀剂的酸洗介质中浸泡一段时间（质量分数为3%氢氟酸，2 h；质量分数为3%盐酸，2 h；质量分数为3%硫酸，2 h；质量分数为3%硝酸，0．5 h），每组三个平行样；腐蚀试验结束后，取出试样，依次用蒸馏水、酒精和丙酮清洗，冷干后称质量。按式（1）计算Q235A钢及20号碳钢挂片的腐蚀速率，

式中：v为腐蚀速率，g／（m2·h）；Δw为腐蚀质量损失试验前后试样的质量差，g；S为试样的表观面积，m2；t为浸泡试验时间，h。

二乙醇胺缓蚀剂对Q235A钢和20号碳钢材质在不同腐蚀介质中的缓蚀率计算如下：

式中：η为缓蚀剂的缓蚀率，%；v1，v0分别为碳钢腐蚀挂片在添加缓蚀剂及空白溶液下的腐蚀速率，g／（m2·h）。

2 结果与讨论

2．1 质量分数为3%氢氟酸

质量分数为3%氢氟酸中二乙醇胺对碳钢的缓蚀性能见图1。从图1可以看出，在质量分数为3%氢氟酸中，随着二乙醇胺添加量的增加，其对Q235A钢及20号碳钢的缓蚀性能呈现逐渐增加的趋势。当二乙醇胺的添加量为0．3%（质量分数）时，其对Q235A钢挂片在质量分数为3%氢氟酸中的缓蚀率达到了89%，对20号碳钢挂片在质量分数为3%氢氟酸中的缓蚀率达到了94%，几乎达到最大。这可能是由于二乙醇胺在碳钢挂片的表面已经形成了完整的保护膜所致。因此，在质量分数为3%氢氟酸介质中，适宜二乙醇胺作为缓蚀剂，其适宜的添加量为0．3%（质量分数）。

图1 在氢氟酸中的缓蚀性能

2．2 质量分数为3%盐酸

质量分数为3%盐酸中二乙醇胺的含量对碳钢的缓蚀性能见图2。从图2可以看出，在质量分数为3%盐酸中，随着二乙醇胺含量的增加，其对Q235A钢及20号碳钢在盐酸溶液中的缓蚀率均出现先增加较快而后变化不明显的趋势。当二乙醇胺的添加量为0．35%（质量分数）时，其对Q235A钢和20号碳钢挂片的缓蚀率都达到最大，分别为85%和91%，继续增加二乙醇胺的添加量，其对Q235A钢和20号碳钢在质量分数为3%盐酸中的缓蚀效果增加不明显。当二乙醇胺添加量不足时，碳钢表面形成的保护膜不完整，二乙醇胺量的进一步增加，碳钢表面形成的保护膜逐渐完整，缓蚀率急剧增加。因此，在质量分数为3%盐酸介质中，适宜的二乙醇胺缓蚀剂的添加量为0．35%（质量分数）。

图2 在盐酸中的缓蚀性能

2．3 质量分数为3%硫酸

质量分数为3%硫酸中二乙醇胺的添加量对Q235A钢和20号碳钢的缓蚀性能见图3。从图3可以看出，在质量分数为3%硫酸溶液中，随着二乙醇胺添加量的增加，缓蚀率出现先增加较快而后增加不明显的趋势。当二乙醇胺的添加量为0．25%（质量分数）时，缓蚀率达到最大，分别为92%和93%，继续增大二乙醇胺的添加量，缓蚀率增加不明显。综合考虑，在质量分数为3%硫酸溶液中，二乙醇胺适宜的添加量为0．25%（质量分数）。

图3 在硫酸中的缓蚀性能

2．4 质量分数为3%硝酸

质量分数为3%硝酸介质中二乙醇胺对碳钢的缓蚀性能见图4。

图4 在硝酸中的缓蚀性能

从图4可知，在质量分数为3%硝酸介质中，对Q235A钢及20号碳钢的缓蚀效率均随着其添加量的增加而增大，最后呈平缓趋势。当二乙醇胺的添加量为0．3%（质量分数）时，缓蚀率达到最大，分别为58%和62%。综合考虑二乙醇胺在硝酸介质中缓蚀性能一般，这是因为硝酸作为一种氧化性酸，对小分子结构的缓蚀剂有破坏作用，从而导致其缓蚀效率下降。在质量分数为3%硝酸介质中，适宜的二乙醇胺缓蚀剂的添加量为0．3%（质量分数）。

3 结 论

（1）对于Q235A及20号碳钢材质来说，二乙醇胺在质量分数为3%的氢氟酸、盐酸、硫酸和硝酸中，均有一定的缓蚀效果。其中，在氢氟酸、盐酸和硫酸中缓蚀性能较好，在硝酸中缓蚀性能一般。

（2）在质量分数为3%氢氟酸中，最佳的添加量为0．3%（质量分数），其对Q235A钢及20号碳钢的缓蚀率分别为89%和94%；在质量分数为3%盐酸溶液中，最佳的添加量为0．35%（质量分数），缓蚀率分别为85%和91%；在质量分数为3%硫酸溶液中，最佳的添加量为0．25%（质量分数），其缓蚀率分别为92%和93%；在质量分数为3%硝酸溶液中，最佳的添加量为0．3%（质量分数），其缓蚀率分别为58%和62%。

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Study on Corrosion Inhibition Performance of Diethanolamine on Carbon Steel in Acid Medium

Ai Wuquan1，Wang Yonglei1，2，Yang Zhiping1，Xu Tao2，Xu Yeping2
（1．Huangshan Huahui Technology Co．，Ltd．，Huangshan 245061，China；2．Chemical Engineering Institute of Huangshan University，Huangshan 245041，China）

Corrosion inhibition performance of diethanolamine on Q235A steel and 20＃carbon steels in each solution with acid content of 3% （hydrofluoric acid，hydrochloric acid，sulphuric acid and nitric acid）was studied with static weight loss method．The optimal amount of diethanolamine in above acid solutions was determined．The results showed that corrosion inhibition performance of diethanolamine was obvious in hydrofluoric acid，hydrochloric acid or sulphuric acid，and all inhibition rates were over 80%．

diethanolamine，static weight loss method，Q235A steel，20＃carbon steel

2017-05-16；修改稿收到日期：2017-09-18。

艾武全（1963—），工程师，主要从事粉末涂料助剂的开发研究。E-mail：awq＠huahuichem．com

王永垒（1983—），博士，黄山学院讲师，主要从事精细有机化工助剂的开发研究。E-mail：201755036＠qq．com

安徽省级大学生创新训练项目（201510375015）；黄山学院校级项目（2015xkjq002）。

（编辑 张向阳）