金属的缓蚀

金属的缓蚀
一．实验目的
1. 掌握一种测定钢铁腐蚀速度的方法(静态挂片失重法)。

2. 了解缓蚀剂的缓蚀机理。

二．实验原理
钢铁在酸性介质中的腐蚀是电化学腐蚀。

若在盐酸中，钢铁的腐蚀反应为： 阳极反应： Fe → Fe2+ + 2e
阴极反应: 2HCl + 2e → H2↑ + 2Cl- 电池反应：Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
为了减小酸性介质对金属的腐蚀，常用的方法是在酸性介质中加入缓蚀剂。

按作用机理，酸性介质缓蚀剂可分为吸附膜型(如甲醛)和“中间相”型(如丁炔醇)两类。

为了定量地表示缓蚀剂的缓蚀作用，可以测定钢铁在加与不加缓蚀剂的介质中的腐蚀速度。

在测定腐蚀速度的方法中最常用的是挂片失重法。

当用挂片失重法测定钢铁腐蚀速度时，可将一已知质量并已知表面积的试片放在腐蚀介质(例如盐酸和加有缓蚀剂的盐酸)中，经过一定时间，再称它的质量，求得失量，即可按式８-1计算钢铁的腐蚀速度。

t
A m ⨯∆=
0υ （８-1）
式中： υ—腐蚀速度，g/(m2·h)； m ∆—试片的失量，g ；
A —试片的表面积，m2；
t
—腐蚀时间，h 。

缓蚀剂的缓蚀率按式1-2计算。

缓蚀率=%
1000
1
0⨯-υυυ （1-2）
式中：10υυ、—分别为试片在不加与加缓蚀剂的介质中的腐蚀速度。

三．实验仪器、材料与药品
1. 仪器和材料
电子天平（感量0.000lg ）、游标卡尺、红外干燥箱、镊子、试片、
50ml 具塞试管、5ml 量筒、试管架、砂纸、脱脂棉、滤纸。

2.药品
盐酸、甲醛、丁炔醇、丙酮、无水乙醇。

四．实验步骤
1. 将4片金属腐蚀试片分别依次用布砂纸、水砂纸和金相砂纸磨平、磨亮，用脱脂棉擦净铁屑，再用游标卡尺测量它的长、宽、厚和圆孔直径。

2. 将试片在1׃1的丙酮—乙醇溶液中洗去油污后，放在洁净的滤纸上，置于红外干燥箱中烘干，用电子天平按其编号准确称取质量。

3. 取4个50ml 具塞试管，各加入30ml 质量分数为0.1的盐酸，第一个试管中加入2ml 蒸馏水，第二个试管中加入2ml 质量分数为0.125的甲醛，第三个试管中加入2ml 质量分数为0.125的丁炔醇，最后一个试管中加入1ml 质量分数为0.125的甲醛和1ml 质量分数为0.125的丁炔醇，盖好瓶塞摇匀备用。

4. 将称好质量的试片用镊子小心放入上述试管中，准确记录加入的时间和室温。

注意观察气泡从试片表面析出的速度。

0.5h 后，用镊子将试片从酸液中取出，立即用自来水洗去残留在试片上的酸并用洁净滤纸蘸去部分自来水，然后放入1׃1的丙酮—乙醇溶液中洗涤，最后放在红外干燥箱中烘干，称其质量。

五、结果处理
1. 根据试片的长、宽、厚和圆孔的直径，计算试片的表面积。

长：73.2×10-3m 宽：１２×10-3m 厚：２×10-3m 孔径：４×10-3m
表面积
A ＝２×（长×宽＋长×厚＋宽×厚－３．１４×孔径×孔径）＋
３．１４×２×孔径×厚＝２．０４７３６×１０-３m2
2. 计算试片在加与不加缓蚀剂的质量分数为0.1盐酸中的腐蚀速度。

m ∆=14.2307-14.2174=0.0133 g
A =２．０４７３６×１０-３m2
t
=0.5h
t
A m ⨯∆=
0υ =0.0133÷2.04736×1000÷0.5=12.9923 g/(m2·h)；
3. 计算三种缓蚀剂的缓蚀率。

表1-不同缓蚀剂作用下金属的缓蚀率处理表
六、思考题
1. 解释丁炔醇的缓蚀机理，并说明低温缓蚀效果差的原因。

答：丁炔醇通过在金属表面生成“中间相”，从而起到了减缓腐蚀作用。

假如温度太低，丁炔醇不易生成“中间相”，从而缓蚀效果差。

2. 说明试片的光洁度对腐蚀速度有何影响?
答：试片不光洁，一般是氧化物或者不与酸反应的其他杂质，酸会首先与氧化物反应，待反应完全后才会与试片反应，而其他杂质则会减小酸与金属的接触面积，从而延长了腐蚀的时间减慢了酸对试片的腐蚀速度。

3. 比较三种缓蚀剂的缓蚀效果并说明原因。

答：加入单一缓蚀剂时，甲醛的缓蚀效果要明显好于丁炔醇的缓蚀效果，两种缓蚀剂混合时，其缓蚀效明显提高，因为甲醛在金属表面形成吸附膜，丁炔醇在最外边形成中间相，使得酸与金属的接触面积明显减小。