專利名稱：一種抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及到化學領域，特別是涉及到一種抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑(簡稱為XM-202)及其配制與使用方法。
化學緩蝕劑法抑制鋼鐵在自來水中腐蝕不僅十分有效，而且較為簡便。此類緩蝕劑按其主成份可分為磷系、鉬系、硅系、有機系等。其中鉬系緩蝕劑具有緩蝕率高；低毒無公害；穩定性較好；適合于高PH值、高硬度水和較高的溫度條件下運行等優點而受到人們的高度重視。陸柱等人的研究結果表明在自來水中添加Na2MoO4·2H2O 800mg/l(按Na2MoO4計680ppm)可使碳鋼的緩蝕率達到97％(1979年腐蝕與防護學術報告會議論文集，科學出版社，1982:328)。單一使用鉬酸鈉固然高效，但劑量太大，而且鉬酸鈉價格較貴、成本高。
本發明的目的在于通過鉬酸鈉與其他物質復配，借助組份間的協同作用，進一步提高緩蝕效果，同時大幅度降低價格較貴的鉬酸鈉用量，以取得更大的經濟效益。
為實現本發明之目的，所采用的技術路線和作用原理如下(1)眾所周知，鉬酸鈉是鋼鐵磷化常用的有效加速劑。可以設想，若將鉬酸鈉與磷酸鹽或磷酸酯復配，借助組份間的協同作用，其緩蝕效果肯定比單一使用鉬酸鈉更好，而價格較貴的鉬酸鈉用量將大幅度降低。(2)利用“分子剪裁法”合成的磷酸三乙醇胺，進一步加強了醇胺基團和磷酸根之間的協同作用。它在溶解O2和鉬酸鈉的協同作用下，能在自來水中的鋼鐵表面形成由磷酸三乙醇胺、γ-Fe2O3、Fe3O4和FePO4組成的多重保護膜。并且由于它支鏈多，當膜破損時尚具自修復的能力。(3)首次把磷酸二氫鋅引入此類緩蝕劑的配方中。它與正磷酸鹽(如Na3PO4)或非水解性鋅鹽(如ZnSO4)相比較具有更多的優點。磷酸二氫鋅具有水解性，能在自來水中的鋼鐵表面的陰極反應處形成不溶性的Zn3(PO4)2沉積膜，這種膜與基體結合牢固。正磷酸鹽和非水解性鋅鹽(如ZnSO4等)沒有這種性能。磷酸二氫鋅可在自來水中電離，磷酸根在溶解O2和鉬酸鈉的協同作用下，與Fe++反應，在自來水中的鋼鐵表面形成不溶性的FePO4沉積膜，其作用與使用正磷酸鹽(如Na3PO4)相同，而Zn++有可能以Zn(OH)2的形式在鋼鐵表面形成陰極型沉淀膜，這種膜不牢固，但能增效，其作用與使用非水解性鋅鹽(如ZnSO4)相同。(4)在新型緩蝕劑配方中引入三聚磷酸鈉，它既能促進鋼鐵表面γ-Fe2O3鈍化膜的形成，又能將更多的Ca++穩定在自來水中，起緩蝕和阻垢雙重作用。(5)通過復配試驗，達到優化組合，進一步提高緩蝕效果。實驗表明鉬酸鈉、磷酸三乙醇胺、磷酸二氫鋅和三聚磷酸鈉首次作為一個整體(XM-202)配合完美，協同作用十分顯著，對抑制鋼鐵在自來水中腐蝕特別有效。
鋼鐵在自來水中腐蝕的抑制方法包括在自來水中添加75ppm～250ppm的XM-202自來水介質緩蝕劑及該緩蝕劑的配制與使用。
XM-202自來水介質緩蝕劑是由40％～60％的鉬酸鈉、3％～23％的磷酸三乙醇胺、3％～23％的磷酸二氫鋅和14％～34％的三聚磷酸鈉所組成。緩蝕劑的組份最好配制成溶液的形式使用。A液為鉬酸鈉溶液，其含量為100mg/ml。B液為磷酸三乙醇胺、磷酸二氫鋅和三聚磷酸鈉的混合液，其重量比為磷酸三乙醇胺磷酸二氫鋅三聚磷酸鈉=13∶13∶24，總含量為100mg/ml。
實際上B液中的磷酸三乙醇胺和磷酸二氫鋅可按下列反應式，即……(1)……(2)計算出磷酸、三乙醇胺和氧化鋅的用量，通過直接反應制得。配制B液時，先取少量水，加入計算量的磷酸和三乙醇胺，充分攪拌，并靜置片刻，再加入計算量的氧化鋅，繼續攪拌至全溶，然后加入計算量的三聚磷酸鈉，攪拌至全溶，最后補足水份，即成B液。
根據自來水介質的重量，要求的緩蝕劑濃度和緩蝕劑的組份配比，可計算出A液和B液的用量。先把A液加入自來水介質中，攪勻后再加入B液，繼續攪拌均勻，即可使用。
XM-202自來水介質緩蝕劑濃度為125ppm時，用失重法測得該緩蝕劑對A3鋼的緩蝕率高達100％，鋼樣經1800小時失重試驗，表觀極好，光亮如初。與陸柱等人研究的單一使用鉬酸鈉相比，緩蝕率高出3％，達到滿標；而所需劑量僅為單一使用鉬酸鈉的18.4％。其中鉬酸鈉(Na2MoO4)的用量由681ppm降低為62.5ppm。顯而易見，通過鉬酸鈉與磷酸三乙醇胺、磷酸二氫鋅和三聚磷酸鈉復配，借助其組份間顯著的協同緩蝕作用，使緩蝕效果進一步提高，緩蝕率達到100％，而所需劑量，特別是價格較貴的鉬酸鈉用量則大幅度降低，從而大大地降低了生產成本，進一步提高了經濟效益。
XM-202的主要特點(1)高效。(2)劑量小，成本低。(3)低毒，無公害。(4)工序簡單，不必預膜。(5)兼有一定阻垢功能，可作水質穩定劑使用。
實施例1．試驗溶液為不加緩蝕劑的自來水和加有由50％的鉬酸鈉、13％的磷酸三乙醇胺、13％的磷酸二氫鋅和24％的三聚磷酸鈉組成的XM-202自來水介質緩蝕劑125ppm的自來水。試驗材料為A3鋼，試樣規格為5×2.5×0.2cm，表面積為28cm2。所用試樣均經金相砂紙逐級打磨，再經自來水、無水酒精清洗，冷風吹干，置于干燥器中24小時以上，備用。
實驗采用失重法，試樣經稱重后在試驗溶液中浸泡1800小時(室溫，靜態)，取出的試樣按GB6384-86方法處理、稱重，按下列公式(3)計算鋼樣的腐蝕率υ，即ν(mm/y)=8.76×104×Δw/s×t×p……(3)式中Δw為鋼樣的失重(g),S為鋼樣的表面積(cm2),t為浸泡時間(h),p為鋼材密度(g/cm3)。
再按下列公式(4)計算緩蝕劑對A3鋼的緩蝕率E，即E(％)=(υo-υc)/υo×100……(4)式中υo為未加緩蝕劑的鋼樣腐蝕率，υo為給定緩蝕劑的鋼樣腐蝕率。
測試結果如下當緩蝕劑濃度為125ppm時，對A3鋼的緩蝕率為100％。鋼樣表觀極好，光亮如初。
實施例2．方法和緩蝕劑的組成同實施例1，緩蝕劑的濃度為100ppm對，對A3鋼的緩蝕率達99.96％。鋼樣表觀很好，光亮如初。
實施例3．方法和緩蝕劑的組成同實施例1，緩蝕劑的濃度為250ppm時，對A3鋼的緩蝕率達99.73％。鋼樣表觀很好，光亮如初。
權利要求
1．一種抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑，其特征在于該緩蝕劑是由鉬酸鈉、磷酸三乙醇胺、磷酸二氫鋅和三聚磷酸鈉所組成，它們的配比(重量百分比)為目酸鈉40％～60％；磷酸三乙醇胺 3％～23％；磷酸二氫鋅3％～23％；三聚磷酸鈉14％～34％。
2．如權利要求1所述的一種抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑，其特征在于該緩蝕劑在使用時的濃度為75ppm～250ppm。
3．一種權利要求1的抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑的配制方法，其特征在于(1)將鉬酸鈉配制成含量為100mg/ml的溶液，即A液。(2)B液為磷酸三乙醇胺、磷酸二氫鋅、三聚磷酸鈉之比為13∶13∶24(重量比)，總含量為100mg/ml的混合液，配制時，先按下列反應式，即計算出磷酸、三乙醇胺和氧化鋅的用量，然后取少量水，加入計算量的磷酸和三乙醇胺，充分攪拌，并靜置片刻，再加入計算量的氧化鋅，繼續攪拌至全溶，然后加入計算量的三聚磷酸鈉，攪拌至全溶，最后補足水量即可。
4．一種權利要求1或3的抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑的使用方法，其特征在于根據自來水介質的重量、要求的緩蝕劑濃度及緩蝕劑的組份配比，計算出A液和B液的用量，先將A液加入自來水介質中，攪勻后再加入B液，繼續攪拌均勻，直至緩蝕劑各組份均勻分散在自來水介質中，即可使用。
全文摘要
一種抑制鋼鐵在自來水中腐蝕的新型緩蝕劑是由40%～60%的鉬酸鈉、3～23%的磷酸三乙醇胺、3～23%的磷酸二氫鋅和14%～34%的三聚磷酸鈉所組成。當濃度為75ppm～250ppm時,這種緩蝕劑不僅能在自來水中的鋼鐵表面形成多重的保護膜,而且當膜破損時尚具自修復的能力,因此,緩蝕效果特佳,對A
文檔編號C23F11/08GK1231346SQ98104899
公開日1999年10月13日 申請日期1998年4月8日 優先權日1998年4月8日
發明者郭良生, 黃霓裳, 石小燕, 邱富榮 申請人:中國科學院福建物質結構研究所二部