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1、铝及铝合金在硝酸溶液中的腐蚀及缓蚀剂黄魁元( 陕西省石油化工研究设计院, 西安 ? 710054)摘? 要? 简要介绍了铝及铝合金在各种浓度的硝酸溶液中, 在不同温度条件下的腐蚀特性及 某些有机及无机缓蚀剂的缓蚀效率.关键词? 硝酸 ? 铝 ? 铝合金 ? 腐蚀? 缓蚀剂分类号? TG174?42? ? 世界金属工业生产及消费中, 铝的年生产量及消费量仅次于铁, 居有色金属之首位. 金属铝具有外观美、 质量轻、 导热及导电性好、 耐腐蚀、 腐蚀产物无 色无毒并不会引起环境污染及破坏等一系列优异性能. 在现代航空、 航天、 电力、 电子、 石油、 化工、 建材、交通、 轻工及国防等工业中, 得到
2、极其广泛地应用并在不断地拓宽新的应用领域. 然而, 应当提出, 铝属于两性金属, 在铝及铝合金的工业应用中, 在某些条件下, 酸及碱溶液均可能对其产生溶解腐蚀, 特别当有卤素离子存在时, 会出 现点蚀的危险. 因此, 研究铝及铝合金在酸、 碱溶液中的腐蚀及防护问题, 受到人们的重视. 本文仅就铝及铝合金在硝酸溶液中的腐蚀特征及硝酸用缓蚀剂的研究和开发现状作简要介绍, 供读者参考.1 铝及铝合金在硝酸溶液中的腐蚀特征 1 5铝是一种化学性质活泼的轻质金属, 从电化学性质考虑, 铝的标准电极电位较低( 见表 1) , 化学稳定性差, 化学反应性强, 易与通用的酸、 碱及盐类进 行置换反应. 而反应
3、产物?AlCl3、 Al( NO3)3、 Al( OH)3、?又易溶解于酸、 碱及盐类溶液中. 因此, 可以认为铝在上列各种介质中, 常受到不同程度的腐蚀. 但在具强氧化性的硝酸中, 在一定的工艺条件( 浓度、 温度、 ?) 下, 铝又具有较高的耐腐蚀性能. 实验证明, 这是由于高纯度( 99. 5% 以上) 铝在强氧化性、 高浓度的硝酸中, 极易受到氧化并在铝表面上, 生成中级氧化产物( Al2O3) , 这种中级氧化产物在硝酸中异 常稳定, 不仅本身不再参加反应, 不溶解于硝酸溶液中, 并且很致密, 具有很高的硬度和附着力, 在铝表面上所形成的氧化膜( 又称钝化膜) , 对基底铝起到屏蔽和
4、良好的保护作用. 此外, 铝的氧化物( Al2O3) 的导电能力低, 对自由电子及金属离子的扩散过程亦可起到一定程度的阻碍作用. 可以认为高纯度铝可以作耐硝酸腐蚀的工业材质. 目前, 在硝酸工业生 产及产品储运过程, 常选用铝作为耐硝酸腐表 1? 几种常见金属的标准电极电位( 25 ? )电? 极? 反? 应电? 极? 电? 位/VNaNa+ e- 2. 71TiTi2+ 2e- 1. 75AlAl3+ 3e- 1. 67ZnZn2+ 2e- 0. 762CrCr3+ 3e- 0. 71FeFe2+ 2e- 0. 44NiNi2+ 2e- 0. 25PbPb2+ 2e- 0. 126H22H+
5、 2e0CuCu2+ 2e+ 0. 345AgAg+ e+ 0. 799收稿日期: 1998- 12- 04作者简介: 黄魁元(1928- ) , 男, 教授级高工, 主要从事以缓蚀为主的信息查阅、 搜集、 整理及科研管理工作.第 15卷? 第 2 期化? 学? 清? 洗Vo1. 15? No. 2 1999年 4 月CHEMICAL? CLEANINGApr. 1999蚀的反应器、 容器、 冷却器、 管线及配件等的材质. 据文献介绍: 在低浓度硝酸溶液中, 不锈钢的耐蚀性优 于铝; 但在高浓度硝酸溶液中, 在室温条件下, 铝的耐蚀性优于不锈钢. 这一种观点可供参考.在稀硝酸溶液( 质量分数为
6、 20% 40% ) 中, 硝酸与铝发生置换反应, 反应产物为可溶性硝酸铝. 2Al+ 6HNO32Al( NO3)3+ 3H2在浓硝酸溶液( 80% 以上) 中, 在常温条件下, 硝酸与铝发生氧化反应, 反应产物为不溶性的氧化铝.其反应式如下:2Al+ 6HNO3Al2O3+ 3N2O4+ 3H2O试验表明, 在常温条件下, 高纯度( 99. 5%以上) 铝, 可以耐全浓度范围的硝酸溶液腐蚀. 当铝的纯度低、 温度高及硝酸溶液质量分数低的情况会引起铝的腐蚀速率增加( 表 2) 、 ( 图 1) . 当硝酸溶液质量分数在( 20% 40% ) 范围内时, 铝的腐蚀加剧, 35%左 右的硝酸溶液
7、是铝腐蚀速率的最高点. 硝酸溶液的流动速度对铝的腐蚀速率亦有明显的影响, 流动速度增加使铝的腐蚀速率上升( 图2) . 表 2? 铝及铝合金在浓硝酸溶液中的腐蚀情况金属种类w(HNO3)/ %腐蚀速率/(mm?a- 1) 32 ?54 ? 铝(99. 6% )930. 090. 46铝(99. 6% )990. 0060. 18 铝锰合金930. 100. 71铝锰合金990. 0060. 28图 1? 硝酸溶液浓度与铝(99. 5% )腐蚀速率的关系 42 铝及铝合金在硝酸溶液中的缓蚀剂金属设备工业清洗工艺中, 硝酸常被用作为铝 及铝合金制反应器、 容器及冷却设备等的清洗剂. 硝图 2? 高
8、浓度硝酸溶液流速与3SAl*腐蚀速率的关系( 42 ? )5*系美国铝、 铝合金的标准型号之一酸在清洗过程中与铝制设备表面的沉积垢等反应生成可溶性硝酸盐( 如硝酸钙、 硝酸镁、 硝酸亚铁、?) 而被水清除掉, 硝酸作为清洗剂在清洗过程,不会出现渗氢现象, 故广为应用. 然而, 稀硝酸溶液不可避免地对基底金属铝及铝合金产生一定的腐蚀 作用, 从而导致铝及铝合金设备的腐蚀破坏. 所以对铝及其合金用缓蚀剂的开发研究及应用, 备受关注.早在20世纪20 年代, Palit. C. C 及 Dhan. N. N即在一份报告( J. physical chemistry. 30, 1125, 1926)中
9、提出生物碱、 有机硫化合物、 有机酸、 醚及糖类等均具有抑制铝在硝酸溶液中的腐蚀的能力. 40 年 代 中 期, Eldredge G.G ( Ind. the efficient of washing bottles is good; the rate of cleaning bottle is above 99%; it is no foaming, no poison, safe when it is used; it canrestrain the water scale from depositing in washing machines; the washed bottles a
10、re bright, clean. And the bottlewashing agent has better economical and social effectiveness. Key words? bottle washing agent ? washing accessory ? ingredient ? preparation? usage( 上接第 36页)Corrosion and corrosion inhibitors for aluminium and aluminium alloys in nitric acid solutionHuang kuiyuan( Pet
11、roleum Chemical Industry Research and Design Instituteof Shaanxi Province, Xian ? 710054)Abstract ? The corrosion character and the inhibiting effects of some organic and inorganic corrosion inhibitors foraluminium and aluminium alloys in several concentration nitric acid solution with different temperature were introduced.Key words? nitric acid ? aluminium ? aluminium alloy ? corrosion? corrosion inhibitor第 2期夏良树: 新型啤酒瓶清洗剂的研制及应用? 43? ? ?
