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摘 要

硫酸亚铁中的亚铁离子在溶液中溶解氧的作用下被铜管表面吸附，从而产生一层耐腐蚀的防护膜，进而提高铜合金的耐蚀性。本实验研究25℃、pH 6±0.5环境下，不同预处理后的铜片在不用种类氧化剂及不同浓度下的溶液中与亚铁离子进行造膜。实验结果表明：一次造膜条件下，Fe² 浓度为100mg/L,预处理方式为打磨 酸洗 碱洗，氧化剂种类为高锰酸钾，氧化剂浓度为 0.5%时，所获得的膜层较为完整且均匀。在酸滴终点实验中平均时间达到34s，超过30s的要求。

关键词：硫酸亚铁 高锰酸钾 铜缓蚀剂

Effect of film formation and pretreatment of ferrous sulfate on film formation

Abstract

The ferrous ion in the ferrous sulfate is adsorbed by the surface of the copper tube under the action of dissolved oxygen in the solution, thereby producing a corrosion-resistant protective film, thereby improving the corrosion resistance of the copper alloy. In this experiment, copper sheets with different pretreatments were formed with ferrous ions in a solution without oxidizing agents and different concentrations at 25 ° C and pH 6 ± 0.5. The experimental results show that under the conditions of membrane formation, the Fe2 concentration is 100mg/L, the pretreatment method is grinding pickling alkaline washing, the oxidant type is potassium permanganate, and the oxidant concentration is 0.5%. Complete and uniform. The average time in the acid drop endpoint experiment reached 34 s, exceeding the requirement of 30 s.

Key words: ferrous sulfate; potassium permanganate; copper corrosion inhibitor

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究铜管造膜缓蚀的意义及背景 1

1.2 铜及其合金的腐蚀机理 1

1.3 铜缓蚀技术的发展 2

1.4 有机物及其衍生物类铜缓蚀剂 3

1.5 烟酰按抑制铜腐蚀技术 5

1.6 硫酸亚铁造膜防腐蚀技术 7

1.7 课题研究目的、研究内容 8

第二章 实验内容及分析 9

2.1 硫酸亚铁造膜实验的前期准备 9

2.1.1各项药品及仪器设备 9

2.1.2 实验前溶液配制准备 11

2.2造膜前的预处理过程 12

2.3硫酸亚铁造膜实验中增加溶液含氧量的分类探究 13

2.3.1曝气对造膜实验的影响探究 13

2.3.2高锰酸钾对造膜效果的影响探究 16

2.3.4 过氧化氢对造膜实验的影响研究 18

2.4 造膜实验探究及小结 20

2.5 造膜效果的探究 20

第三章 总结 22

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 研究铜管造膜缓蚀的意义及背景

随着近年来我国城镇化的快速发展，铜及铜合金制品广泛用于大型建筑的各类管路。同时在能源、电力、交通等领域，铜合金作为重要且基础的材料在工程应用领域大范围使用。例如供水管道、燃气管道、卫生管路，制造空调、制冷行业冷凝器、蒸发器等[1]。

铜管作为工业领域里应用广泛的重要管道材料，在日常生活中，铜表面很容易产生一层保护铜管的氧化膜，这样一来铜就很难与空气及周围环境的物质发生电化学或化学反应，从而防止了铜管内部的损害，提高了铜合金的耐蚀性。但是在工业生产的环境中，铜管作为管道运输的重要材料，经常接触到含氧水、氧化性酸、高浓度氯离子及含有CN^-、NH⁴ 的溶液中极易形成配为离子，对铜管及整个回路系统产生较严重的腐蚀[2]。

在火力发电厂系统中，凝汽器材质一直是一铜合金为主。但冷却水中的氯离子容易对铜合金凝汽器产生腐蚀反应，这将直接关系到整个系统的安全运行[3]。随着国内城镇化的高速发展，大量的火力发电厂被建立起来。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使用也随之越来越多[4]。对于铜及其铜合金制品，采用铜缓蚀剂是行业内广泛认可的防腐蚀方法。优点在于，采用铜缓蚀剂不仅可以有效的控制腐蚀，同时也不会影响原本的工艺流程，几乎不需要额外增添设备。铜缓蚀剂的经济性、高效性、广泛的适用性是其他防腐蚀方法无法比拟的[5]。

硫酸亚铁造膜法是业内大量采用的方法之一，相比于MTA、BTA等有机化合物类铜缓蚀剂。硫酸亚铁造膜过程对环境污染更小，在国内环境保护要求越来越高的氛围下，很明显硫酸亚铁是较优的选择。兼顾环保要求方面，同时在经济性原则下硫酸亚铁造膜也是最优解。

1.2 铜及其合金的腐蚀机理

目前，业内对铜管的腐蚀成因一般认为是溶液中的氯离子对铜管表层氧化亚铜的侵蚀形成CuCL。而溶液中Cl^-的侵蚀主要存在俩种情况：其一是对于早期铜表面保护膜的侵蚀；其二是对于晚期铜表面保护膜的侵蚀[6]。

对于早期的铜管侵蚀：大多数学者认为CuCl先形成，然后反应水解成Cu₂O。此过程的反应方程式大致如下：

对此过程，也有学者提出不同的看法，这一类学者将铜电极在弱碱性环境下的腐蚀过程分为3个阶段[7]：

图1 铜的腐蚀过程

Figure 1 Copper corrosion process

这种观点认为CuO的主要来源不是CuCl，同时他们还认为Cl^-对Cu₂O的掺杂会使得铜表面的保护膜的致密性下降，甚至出现孔隙和裂缝，而CuO的存在却会修复Cl^-导致的疏松状态。

对于晚期保护膜的侵蚀：一般认为，在低含盐量溶氧量较高的冷却水中铜表面会发生均匀腐蚀进而生成双层氧化膜，内层为Cu₂O，外层为Cu₂O—CuO。T.Murakava等[8]给出了CuCl的下一步俩种情况下的反应方程式：

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