铜缓蚀剂现状

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国内铜缓蚀剂的最新发展现状

三唑、羟基苯并咪唑、苯硫脲等用来抑制黄铜的腐蚀。

在酸性介质中，有人用２－己基苯并咪唑，２－十一基苯并咪唑来代替常用的含有氧、氮、硫的苯并三氮唑，咪唑啉，咪唑衍生物等，取得了较好的缓蚀效果。杨昌柱等自行开发研制了酸性缓蚀剂ＤＬＹ，对碳钢和铜均有良好的缓蚀效果，０．１％的ＤＬＹ对铜的缓蚀率达９８％以上。用天然高分子海带提取液与有关物质聚合制备的缓蚀剂，在中性介质及酸性介质中对钢铁及铜都有很好的保护能力，当加入（２００～４００）×１０－６时缓蚀率达９９％以上，且有原料来源广泛，操作简单，无污染等特点。氨基酸对硝酸中铜的腐蚀有抑制作用，用失重法及极化法测得的腐蚀速度为：１－甲基氨酸＞１－胱氨酸＞１－苯基丙氨酸＞ｄ－丙氨酸。在硝酸介质中硫脲、苯肼、硫酸肼、苯胺、硫代硫酸盐、乌洛托品等对铜有良好的缓蚀效果，兰－８２６，兰－５是较好的国产铜硝酸缓蚀剂。

在海水介质中，一种新型的羧酸类缓蚀剂（ＤＧ－１）被广泛重视，其制备工艺简单，对铜及铜合金有突出的缓蚀性能，在海水中与ＢＴＡ的缓蚀性能加以比较，得出了比ＢＴＡ更好的缓蚀性能。结构式为：

其中，Ｒ和Ｒ１是含有１－６个碳原子的碳氢化合物；Ｒ２和Ｒ３是含有１－４个碳原子的碳氢化合物或含有芳香环的化合物，Ｘ≥０，Ｙ≤３；Ｚ是氧、硫、二氧化硫、一氧化碳或含有１－９个碳原子的碳氢化

董泉玉　张强　李锐　杨从贵

（大连理工大学化工学院电化学工程系，１１６０１２）

摘　要：介绍了国内铜缓蚀剂的最新研究成果，从新型缓蚀剂的应用，缓蚀剂间的协同效应，缓蚀剂的研究方法及预处理等方面综述了目前铜及铜合金缓蚀剂的研究现状及发展动态。

关键词：铜　铜合金　铜缓蚀剂　发展现状

Ｔｈｅ　Ｌａｔｅｓｔ Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ　ｆｏｒ　Ｃｏｐｐｅｒ

Ｄｏｎｇ　Ｑｕａｎｙｕ，　Ｚｈａｎｇ　Ｑｉａｎｇ，　Ｌｉ　Ｒｕｉ，　Ｙａｎｇ　Ｃｏｎｇｇｕｉ

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ　１１６０１２）

１ 引言

铜具有优异的强度，机械加工性能，导电性，可焊接性及耐腐蚀性等特点。长期以来，在工业、军事及民用等各个领域均得到了广泛的应用。通常情况下，铜没有腐蚀的倾向，然而，在含氧的水中，氧化性酸及含有ＣＮ－，ＮＨ４＋等与铜形成络合离子的溶液中，铜则发生较严重的腐蚀。铜合金比纯铜具有更好的耐蚀性。资料表明：目前仅海洋工业一项，每年就消耗铜合金１０万吨以上，随着电力工业的发展和火力发电的大规模建设，铜合金在双水内冷发电机冷却水系统及循环冷却水系统中的应用越来越多。在各种腐蚀介质中，使用铜缓蚀剂抑制铜及铜合金的腐蚀是十分经济有效的办法。因此，寻求防锈效果好，缓蚀效率高，废液易处理，价廉无公害的铜缓蚀剂具有重要的意义。近年来，铜及铜合金缓蚀剂的研究从多方面展开，并取得了很大的成绩。

２ 新物质的应用

２０世纪３０年代中期，有机合成物（硫脲、醛、胺、苯胺、苯酸等）的衍生物及噻唑，咪唑等杂环化合物，相继开发利用。５０年代ＢＴＡ及其衍生物被推上工业铜缓蚀剂的舞台。在缓蚀性能方面萘并三唑（ＮＴＡ）　＞苯并三唑（ＢＴＡ）　＞　三唑　（ＴＡ），还有人研制了一种高效的螯合型铜用缓蚀剂二巯基噻二唑（ＤＭＴＤＡ），这种缓蚀剂对黄铜在中性介质中有优异的缓蚀效果。苯并三唑、甲基苯并三唑、噻唑基苯并三唑、羟基苯并

全　面　腐　蚀　控　制

ＴＯＴＡＬ　ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ　ＣＯＮＴＲＯＬ第１７卷第６期２００３年１２月Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．６Ｄｅｃ． ２００３

ＨＯ２ＣＲＯ－ －Ｚ －ＯＲ１ＣＯ２Ｈ （Ｒ２）Ｘ （Ｒ）Ｙ

合物。其中，羧酸缓蚀剂中的极性基团吸附在金属表面上，改变了双电层结构，提高了金属离子化过程的活化性，便于形成络合物，较长的烷烃支链，起到了结构屏蔽作用。在淡水介质中，在火电厂发电机冷水系统中，ＡＰＰＣ学名为吡啶烷二硫代氨基甲酸铵来替代溶解能力差，介质要求高（ｐＨ＞６．８）的ＭＢＴ，得到了较好的缓蚀效果。将苯并三氮唑和噻二唑单元通过硫烷基化反应连接起来，合成含有两个苯并三唑单元和一个噻二唑单元的有机分子内聚物（ＳＢＴＡ），对３％ＮａＣｌ溶液中的铜有较好的缓蚀效果。于萍等研制的新型铜缓蚀剂噻二唑（ＤＭＴＤ）化学结构式与巯基苯并噻唑类似，价格低廉，水溶性好，可广泛应用于双水内冷发电机冷却系统及循环水冷却系统，提高了铜的耐蚀性。不难看出，新型缓蚀剂的研究有了较大的进展，许多新物质在特定的条件下显示了无可替代的缓蚀性能。研究天然的或合成新的有机物成为发现新型铜缓蚀剂的重要途径。

３ 缓蚀剂协同效应的研究

缓蚀剂技术的近代发展，与研究缓蚀剂之间的协同效应是分不开的。许多工业应用的商品缓蚀剂都是利用协同效应研制的多组分配方。协同效应的作用机理是：存在活性阴离子时，活性离子的协同效应指活性离子－金属偶极的负端朝向溶液的架桥作用，有利于有机吸附。有的是缓蚀物质在金属表面形成吸附层，吸附物相互促进吸附层的稳定性。有的是物质间相同的吸附机理通过加合作用产生协同效应。

协同效应的研究对于降低铜缓蚀剂的成本，提高缓蚀效率，减少缓蚀剂的负面效应有重要的意义。

２０世纪５０年代，研究了磷酸盐系列，铁盐缓蚀剂及唑类化合物的复合配方。近几年来，缓蚀剂协同效应的研究也取得了很大进展。

在淡水体系中，用苯并三氮唑及其衍生物复配成铜缓蚀剂，浓度大于０．５×１０－６，将紫铜浸泡３６小时以上，使缓蚀效率达９９％以上。羧酸缓蚀剂（ＤＧ－１）与在淡水中与ＢＴＡ复配后显示了比ＢＴＡ更好的缓蚀性能，大大降低了ＢＴＡ用量，降低了铜缓蚀的成本。秦技强等选用了一种唑类物质ＥＴ与ＢＴＡ复配成缓蚀剂ＥＴＢ，得出了比ＢＴＡ更好的缓蚀性能，解决了ＢＴＡ成本高，而ＭＢＴ水溶性差及会增加体系中的含盐量和电导率等缺点。在双水内冷发电机冷却系统及循环水冷却系统中，彭吉尼等经过多年的试验研究开发了一种新型的铜缓蚀剂为多种有机杂环化合物的复配体，该缓蚀剂已在国产１００ＭＷ和２００ＭＷ机组上应用并取得了很好的经济效益。樊坤等将ＢＴＡ和某衍生物组成一个具有协同效应的缓蚀剂（２００号），这两种物质在铜管表面形成保护膜，生成的螯合膜，而衍生物对各种金属的吸附无选择性，极易生成保护膜，经试验检验复配后具有更好的防腐性能。无机缓蚀剂方面，国内外对于溴冷机中使用的缓蚀剂进行大量研究发现，Ｌｉ２ＭｏＯ４，Ｌｉ２ＣｒＯ４，Ｌｉ２ＮＯ３，Ｃ６Ｈ４Ｎ３Ｈ，Ｌｉ６（Ｍｏ７Ｏ２４）・１２Ｈ２Ｏ和Ｎａ２Ｂ４Ｏ７等复配使用具有较好的缓蚀效果。

在海水体系中，苯并三氮唑，钼酸钠和多聚磷酸钠之间有较好的协同效应，３×１０－６苯并三氮唑＋２×１０－６钼酸钠＋４×１０－６多聚磷酸钠使铜在海水中的缓蚀效率达８０％，对铜进行预膜处理后，可大大降低缓蚀剂的用量，缓蚀效率达９５％以上。ＢＴＡ与其衍生物也有较好的协同效应，如：与ＭＢＴ＝９，０．５ｍｏｌ／Ｌ　ＮａＣｌ介质中，可相互促进其界面作用，形成多元保护膜从而产生协同保护作用。

４ 缓蚀剂的研究方法

研究金属腐蚀与缓蚀的方法很多，大致可分为电化学方法和非电化学方法。电化学方法有：Ｔａｆｅｌ曲线外推法，极化电阻法，恒电量法，交流阻抗法等。非电化学方法有：失重法，光谱分析法等。

钱倚剑等人提出谐波分析法检测点蚀和评价缓蚀性能，该方法测量速度快，不需要对被测电极极化。

用光电化学法研究铜的腐蚀和缓蚀行为近几年来引起了人们的极大兴趣。铜电极在碱性溶液中由于表面形成Ｃｕ２Ｏ膜其光响应成ｐ－型，在Ｃｌ－或ＳＯ４２－等侵袭离子的作用下铜电极表面膜结构发生了改变，光响应逐渐从ｐ－型转变为ｎ－型，这种转变不是因表面生成化合物ＣｕＣｌ２，而是归因于Ｃｌ－对Ｃｕ２Ｏ膜的掺杂作用。高丰文等用光电化学法检测了缓蚀剂苯并三氮唑在电极上的成膜过程和对铜的缓蚀作用。并与交流阻抗法比较，确认这种方法是有效的。

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