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过氧乙酸是一种高效、环保型消毒剂,其使用范围极为广泛,但其强腐蚀性也给社会带来了重大损失与隐患。然而,目前有关金属在过氧乙酸介质中的腐蚀及各种缓蚀剂的作用机理尚不清楚。
本文采用了失重法、动电位极化曲线法、Tafel 极化曲线、电化学阻抗谱技术,傅立叶变换红外光谱以及原子力显微镜研究了过氧乙酸介质中冷轧钢的腐蚀行为以及无机阴离子Cl<->、SO<,4><2->、WO<,4><2->、NO<,3><->、NO<,2><->以及磷系阴离子对冷轧钢腐蚀行为的影响;结合热力学研究及动力学分析从分子水平揭示强氧化性过氧乙酸介质中无机阴离子在冷轧钢表面的作用机理。研究结果有助于过氧乙酸消毒剂中无机盐类缓蚀剂的进一步开发和使用,并为完善各种腐蚀介质中无机盐类缓蚀剂在金属表面的作用机理奠定基础。
结果表明:与其它酸性介质腐蚀有着明显差别,pH值并不是钢铁在过氧乙酸介质中腐蚀的关键因素,冷轧钢腐蚀主要是过氧乙酸在钢表面的吸附所致。
失重法、动电位极化曲线法、Tafel极化曲线、电化学阻抗谱技术等方法得到的结果基本一致,按各离子对冷轧钢在过氧乙酸介质中的腐蚀速率降低影响排序为: MOo<4><2->>WO<,4><2->>PO<,4><3->>HPO<4><2->>H<,2>PO<,4><->>P<,2>O<,7><4->;NO<,3><->>NO<,2><->>SO<,4><2->>Cl<->l。
其中,无机阴离子中Cl<->、SO<,4><2->明显加速冷轧钢在过氧乙酸溶液中的腐蚀:而NO<,3><->、NO<,2><->、WO<,4><2->以及MoO<,4><2->能够抑制冷轧钢在过氧乙酸溶液中的腐蚀,根据极化曲线的结果得出这几种阴离子均属于阳极钝化型缓蚀剂,较低温度下,在较高的过电位下,能导致冷轧钢表面的钝化,而自发的钝化则需要较长的时间:P<,2>O<,7><4->能够同时抑制冷轧钢的阴极、阳极腐蚀反应,是一种混合型缓蚀剂;而PO<,4><3->、HPO<4><2->以及H<2>PO<,4><->主要抑制冷轧钢的阳极反应,属于阳极型缓蚀剂。
Cl<->对冷轧钢在过氧乙酸溶液中腐蚀的加速作用被认为是两方面作用的结果:一是 Cl<->为钢铁表面特性吸附离子,其易于吸附在钢铁表面,致使钢铁/溶液界面电性改变,从而排斥过氧乙酸离子的吸附,故阴极去极化作用为过氧乙酸分解的氧及电离出来的H+的共同作用,从而加速冷轧钢的溶解;二是增加溶液的导电性,使溶液欧姆极化电阻降低,有利于离子传递,加快腐蚀反应速度;而后者被认为是SO<,4><2->加速冷轧钢在过氧乙酸溶液中腐蚀的原因;磷系阴离子被认为是与腐蚀产物生成难溶物在冷轧钢阳极区域的沉积来抑制其腐蚀;NO<,3><->、NO<,2><->由于其在酸性介质中的强氧化性,在冷轧钢表面生成氧化物膜阻止冷轧钢的进一步溶解;WO<,4><2->、MoO<,4><2->被认为是先在冷轧钢表面吸附,而后由于过氧乙酸本身的强氧化性使冷轧钢表面发生钝化,防止冷轧钢的腐蚀。