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硫化物膜的离子选择性与碳钢的腐蚀电化学行为

魏曌

  分别使用除氧的FeCl2、CuCl2、NiSO4和Na2S、NaOH溶液在纤维素膜上制备出了Fe、Cu、Ni的硫化物膜和氢氧化物膜,通过测量膜电位曲线的方法,研究了这几种膜的离子选择性。结果表明,它们的硫化物膜都是一种双极性膜,靠近FeCl2/CuCl2/NiSO4溶液一侧为阳离子选择性,与Na2S溶液接触一侧为阴离子选择性。而氢氧化物膜都是单极性膜。使用扫描电镜和X-射线衍射分别研究了上述硫化物和氢氧化物膜的结构和组分,发现双极膜两侧组分和形貌不一致,而单极膜两侧组分和形貌一致。在碳钢实际腐蚀体系中,成膜时接触FeCl2溶液的一面就相当于紧靠金属表面的一侧,接触Na2S溶液的一面就相当于接触含S2-腐蚀介质的一侧。由于紧靠金属的一侧具有阳离子选择性,使得阳极反应溶解下来的Fe2+能够顺利地迁移到膜中,而靠近溶液的一侧具有阴离子选择性,溶液中的阴离子如S2-、Cl-等可以进入膜内,与另一侧迁移进来的Fe2+反应生成硫化亚铁沉淀,使膜的厚度不断增长,这种膜比较疏松,不能抑制腐蚀。因此溶液中S2-的存在,促进了铁的阳极溶解,从而加速了基体金属的腐蚀。这种双极膜的结构分布是膜两边有符号相反的固定电荷层,中间有一个固定电荷为零的区域。当硫化亚铁膜上吸附了MoO42-、PO43-等含氧阴离子和咪唑啉缓蚀剂后,双极膜的结构转变为阳离子选择性。这种腐蚀产物膜对S2-和Cl-起排斥作用,阻挡S2-和Cl-向内迁移,抑制了铁的阳极溶解和点蚀。硫化亚铁膜吸附Ca2+、Mg2+、Ba2+等阳离子后变为单极膜,具有阴离子选择性,这是由于高价阳离子在膜上有积累,导致正的固定电荷的增加,以致转变为阴离子选择性。这种结构的膜仍可以允许侵蚀性阴离子如S2-、Cl-通过,因此对腐蚀的阻止作用不大。采用动电位扫描法和交流阻抗法研究了表面形成硫化亚铁膜后的A3钢电极在不同溶液中的极化曲线,讨论了几种离子对极化曲线和交流阻抗的影响。Ca2+对阳极和阴极极化曲线影响不大;而咪唑啉缓蚀剂和Na2MoO4对阴极和阳极极化曲线有明显的影响,阴极和阳极过程都受到了抑制。……   
[关键词]:硫化物膜;氢氧化物膜;离子选择性;双极结构;H2S腐蚀;缓蚀剂
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京化工大学2004年