一種強堿性防腐液、制備方法及防腐性能的制作方法
【專利摘要】一種強堿性防腐液、制備方法及防腐性能，該防腐液的化學組成為a有機胺:b堿:c?Si源:d?H2O:e?Al源；a=0~2.0,b值范圍應保證該防腐液的pH=9~14,c=0~1.2,d=50~1000,e=0~0.002。制備方法為稱取定量的合成液相應組成，在室溫~90°C下攪拌0.5~24小時,滴加NaOH溶液調節溶液的pH值為9~14。本發明提供的強堿性防腐液，可以用于強堿性環境下鋁合金的防腐保護，具有高的防腐性能，并且具有高的化學和熱穩定性。
【專利說明】一種強堿性防腐液、制備方法及防腐性能
【技術領域】
[0001]本發明屬于防腐蝕領域，具體涉及一種強堿性防腐液、制備方法及防腐性能。
【背景技術】
[0002]腐蝕是一種自然現象，遍及國民經濟建設的各個領域，大量的工程構件、設備和設施因腐蝕而失效，給國家帶來巨大的經濟損失。據統計每年因腐蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的2-4%。以2009年我國的⑶P總33.5萬億人民幣估算，去年因腐蝕造成的經濟損失至少高達6700億。長期以來，防腐涂層作為簡單、經濟、有效的防腐手段，廣泛應用于國民經濟各個領域，其中含鉻防腐涂層應用的最為廣泛。然而由于鉻(特別是六價鉻)的高毒性和高致癌性，該技術在生產、廢水排放、產品使用和廢棄的各個環節都對環境和人類產生嚴重的危害性。世界各國，特別是發達國家對鉻的使用和處置的規定越來越苛刻。以美國為例，美國職業安全與健康管理局2009年將鉻的允許暴露量從每平方米50微克降低到5微克，推薦0.2微克，并且決定在近年內進一步降低允許值直至完全禁止使用。歐盟也于2003年通過相應法規。我國目前尚無相關法規出臺，但是作為當今可持續發展的時代要求，取消擁有近百年歷史的含鉻防腐涂層傳統技術，開發具有自主知識產權的替代技術的任務已經非常迫切的擺在我國科技工作者面前。
[0003]鋁合金由于具有多種優良的性能，因而不論在工業生產，還是日常生活中都有著極為廣泛的用途。在飛機、汽車、火車、船舶建造中均大量使用鋁合金。此外，宇宙火箭、航天飛機、人造衛星也使用大量的鋁及其合金。鋁是一種非常活潑的金屬，可以在極短時間內與大氣中的氧起反應，生成致密的厚度僅為幾十納米的Al2O3薄膜，從而可以安全地用在與空氣、水、弱酸或弱堿環 境接觸的場合，在干燥或者潮濕的環境中，如果不存在腐蝕性液體，它也可以和銅作為合金使用。但在強堿性環境中，如pH > 10的條件下，金屬鋁表面生成的Al2O3膜易與強堿性溶液反應，導致金屬鋁的腐蝕速率明顯加大。因此，開發在強堿性環境中對鋁合金有著一定防腐性能的材料有著重要的應用價值。
[0004]本發明所述材料為一種合成分子篩用的合成液，溶液pH ^ 10，該合成液顯示了很高的對鋁合金的抗腐蝕能力。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種強堿性防腐液、制備方法及防腐性能，該防腐液在強堿性環境下對鋁合金具有高的防腐性能。
[0006]本發明提供了一種強堿性防腐液，該防腐液的化學組成為a有機胺:b堿:c Si源:d H2Oie Al 源；a=0~2.0，b 值范圍應保證該防腐液的 pH=9~14，c=(Tl.2，d=5(T1000，e=0~0.002。
[0007]本發明提供的強堿性防腐液，所述有機胺為四丙級氫氧化銨(ΤΡΑ0Η)、四甲基氫氧化銨(TMAOH)、四乙基氫氧化銨(TEAOH)中一種或多種。;所述堿為似0!1、1(0!1、0&(0!1)2、氨水中一種或多種；所述Si源為正硅酸乙酯(TE0S)、硅膠、不同鏈長有機硅烷中一種或多種；所述Al源為異丙醇鋁，偏鋁酸鈉、鋁粉、鋁酸鈉、擬薄水鋁石、氫氧化鋁中一種或多種。
[0008]本發明還提供了所述強堿性防腐液的制備方法，稱取定量的合成液相應組成，在室溫~90° C下攪拌0.5~24小時，滴加NaOH溶液調節溶液的pH值為9~14。
[0009]本發明提供的強堿性防腐液，可以用于強堿性環境下鋁合金的防腐保護，具有高的防腐性能，并且具有高的化學和熱穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1不同組成防腐液的防腐極化曲線圖；
[0011]圖2不同合成條件下MFI防腐液的防腐極化曲線圖。
【具體實施方式】
[0012]下面的實施例將對本發明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發明。
[0013]實施例1
[0014]取化學計量的TPAOH，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TEOS: TPAOH:H2O:NaOH: Al = 1: 0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續攪拌 4 小時，合成液記為 MFI。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖1(a)所示，相應極化參數列于表1。
[0015]實施例2
[0016]取化學計量的TPAOH，NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液不添加含鋁物質，合成液中物質的量比為:TE0S:TPA0H:H20:Na0H=l:0.16:89.3:0.64。繼續攪拌4小時，合成液記為MF1-Al。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lVvs.0CV,掃描速度10mV/min。結果如圖1(b)所示,相應極化參數列于表1。
[0017]實施例3
[0018]取化學計量的NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，合成液不添加TPAOH有機模板劑，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的PH=I 1.5，合成液中物質的量比為:TEOS:H2O:NaOH:Al = 1:89.3:0.64:0.0018。繼續攪拌 4 小時，合成液記為 MF1-TPA0H。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖1(c)所示，相應極化參數列于表1。
[0019]實施例4
[0020]取化學計量的NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，并加入最高化學計量的TPA0H，在室溫下攪拌30min，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TE0S:TPA0 H:H20:Na0H:Al = 1:2:89.3:0.64:0.0018o 繼續攪拌 4 小時，合成液記為MFI+TPAOH(最高計量)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖1(d)所示,相應極化參數列于表1。
[0021]實施例5
[0022]取化學計量的TPAOH，NaOH溶于定量去離子水中，合成液中不含有硅源物質，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TPAOH:H2O:NaOH:Al = 0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續攪拌 4 小時，合成液記為 MF1-TE0S。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖1(e)所示，相應極化參數列于表1。
[0023]實施例6
[0024]按實施例1相同的操作，只是改變合成液的PH值:取化學計量的TPA0H，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH= 13.4，合成液中物質的量比為:TEOS: TPAOH: H2O: NaOH: Al =1:0.16:89.3:4.56:0.0018。繼續攪拌4小時，合成液記為MFI (pH=13.4)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖2(a)所示，相應極化參數列于表2。
[0025]實施例7
[0026]按實施例1相同的操作，只是改變合成液中的H2O量:取化學計量的TPA0H，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TE0S:TPA0 H:H2O:NaOH:Al =1:0.16:107.13:0.64:0.0018繼續攪拌4小時，合成液記為MFI (H2O)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖2(b)所示，相應極化參數列于表2。
[0027]實施例8
[0028]按實施例1相同的操作，只是改變合成液中的攪拌時間:取化學計量的ΤΡΑ0Η，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH= 11.5，合成液中物質的量比為:TEOS: TPAOH: H2O: NaOH: AI =1:0.16:89.3:0.64:0.0018o繼續攪拌20小時，合成液記為MFI (20h stirring)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍_50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖2(c)所示，相應極化參數列于表2。
[0029]實施例9[0030]按實施例1相同的操作，采用異丙醇鋁做為鋁源物質:取化學計量的TPAOH，NaOH，TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入化學計量的異丙醇鋁，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TEOS:TPA0H:H20:NaOH:Al =1:0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續攪拌4小時，合成液記為MFI (異丙醇鋁)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍_50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果如圖2(d)所示，相應極化參數列于表2。
[0031]比較例I
[0032]取化學計量的TPAOH，NaOH, TEOS溶于定量去離子水中，在室溫下攪拌30min，然后加入過量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TEOS:TPAOH:H2O:NaOH:Al = 1:0.16:89.3:0.64:1.0。繼續攪拌 4 小時，合成液記為MFI+A1 (過量)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為Pt片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果顯示，此時防腐合成液呈乳白色，對Al片的防腐性能較差。
[0033]比較例2
[0034]取化學計量的ΤΡΑ0Η，NaOH溶于定量去離子水中，并同時添加較高化學計量的TEOS,然后加入化學計量的Al粉，添加NaOH溶液調節合成液的pH=ll.5，合成液中物質的量比為:TE0S:TPAOH:H2O:NaOH:Al = 2:0.16:89.3:0.64:0.0018。繼續攪拌 4 小時，合成液記為MFI+TE0S(高計量)。將清洗后的鋁合金片在該合成液中進行防腐測試，工作電極為清洗的Al片，對電極為P t片，參比電極為飽和甘汞電極。在測試腐蝕前，鋁合金在合成液中浸潰30min，然后進行直流極化曲線掃描，掃描范圍-50mV~lV vs.0CV，掃描速度10mV/min。結果顯示，此時防腐合成液呈乳白色，對Al片的防腐性能較差。
[0035]表1:不同組成合成液的防腐極化參數
[0036]
極化阻抗腐蝕電流密度腐蝕速率腐蝕電位
Λ?
Ohrns^cnfA/cnfMils per year VMFi 5.36E+054.85 E-086.55C-10-0.2109MF1-Al 1.15E+062.26E-083.05E-10-0.3102MF1-TEOS I7 31.50E-032.02E-05-1.3354MF1-TPAOH 1.64E+061.58E-082.13E-10-0.2066MFI+TPAOH(k；a1-:.) 2.72E+049.57E-071.29E-08-0.5645[0037]表2:不同條件MFI合成液的防腐極化參數
[0038]
【權利要求】
1.一種強堿性防腐液，其特征在于:該防腐液的化學組成為a有機胺:b堿:c Si源:dH20: e Al 源； a=0~2.0, b 值范圍應保證該防腐液的 pH=9~14，c=(Tl.2，d=5(T1000，e=(T0.002。
2.按照權利要求1所述強堿性防腐液，其特征在于:所述有機胺為四丙級氫氧化銨(TPAOH)、四甲基氫氧化銨(TMAOH)、四乙基氫氧化銨(TEAOH)中一種或多種。
3.按照權利要求1所述強堿性防腐液，其特征在于:所述堿為Na0H、K0H、Ca(OH)2、氨水中一種或多種。
4.按照權利要求1所述強堿性防腐液，其特征在于:所述Si源為正硅酸乙酯(TE0S)、硅膠、不同鏈長有機硅烷中一種或多種。
5.按照權利要求1所述強堿性防腐液，其特征在于:所述Al源為異丙醇鋁，偏鋁酸鈉、鋁粉、鋁酸鈉、擬薄水鋁石、氫氧化鋁中一種或多種。
6.權利要求1所述強堿性防腐液的制備方法，其特征在于:稱取定量的合成液相應組成，在室溫~90° C下攪拌0 .5~24小時，滴加NaOH溶液調節溶液的pH值為9~14。
7.權利要求1所述強堿性防腐液用于鋁合金的防腐性能測試。
【文檔編號】C23C22/66GK103938203SQ201310025645
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月23日 優先權日:2013年1月23日
【發明者】蔡睿, 楚文玲, 劉延純, 楊維慎, 嚴玉山, 俞同文 申請人:中國科學院大連化學物理研究所