一种用于铁器保护的缓蚀剂制造技术

一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在浓度为３－４％的ＮａＣｌ溶液中加入乙醇胺和碘化钾，其中乙醇胺∶碘化钾的比例为２００－２１５∶１。本发明专利技术通过有机缓蚀剂之间的协同作用，增大金属腐蚀的电化学反应电阻，抑制阴极的氧还原反应速度，提高低毒缓蚀剂在铁表面吸附层的致密度、稳定性，提高缓蚀效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于铁器保护的缓蚀剂。技术背景 古代铁器是我国重要的一类文化遗产，数量巨大，价值很高，长期以来面临着腐蚀 严重的问题。尤其是室外的大型铁器，由于其所处环境难以人为长期有效控制，其保护工作 难度更大。缓蚀和缓蚀剂作为铁器保护中重要的技术环节，是铁器保护工作的重要方面，应 该开展较为系统的研发工作。目前铁品保护中使用的缓蚀剂，多数为传统的单一作用型缓蚀剂，其对于铁器的 缓蚀效果很有限。单一的乙醇胺首先会以鐺离子的形式在金属表面上发生物理吸附，进而 通过化学吸附方式起到缓蚀作用。但由于乙醇胺但由于该鐺离子带有正电荷，因而它必须 在带负电荷的金属表面才能很好的被金属所吸附。然而，铁的表面带有正电荷，因而该鐺离 子难以吸附在金属表面。
技术实现思路
本专利技术是基于“十一五”国家科技支撑计划项目课题“铁质文物综合保护技术研 究”(课题编号2006BAK20B03)的专利申请。本专利技术的目的在于提供一种用于铁器保护的缓蚀剂。为实现上述目的，本专利技术提供的缓蚀剂，是在质量浓度为3-4%的NaCl水溶液中 加入乙醇胺和碘化钾，其中乙醇胺碘化钾的摩尔比例为200-215 1，乙醇胺和碘化钾的 总量与NaCl水溶液之间的体积比例为1 5-7。本专利技术通过有机缓蚀剂之间的协同作用，以提高低毒缓蚀剂在铁表面吸附层的致 密度、稳定性，提高缓蚀效果，从而得到符合文物保护使用的低毒高效的有机型缓蚀剂。附图说明图1为低硅高硫白口铁未用本专利技术缓蚀剂的显微形貌；图2为低硅高硫白口铁经本专利技术缓蚀剂进行缓蚀后的显微形貌；图3为低硅高硫白口铁在加入本专利技术缓蚀剂前后的极化曲线，其中1_空白样； 2-乙醇胺；3-乙醇胺和KI ；图4为空白样(即未加入本专利技术的缓蚀剂)的交流阻抗图谱；图5为加入本专利技术缓蚀剂前后的低硅高硫白口铁的交流阻抗图谱，其中1-乙醇 胺；2-空白样；3-乙醇胺+KI。具体实施例方式由于乙醇胺具有优良的乳化性和较小腐蚀性，在金属保护中具有广泛的应用。而 I对铁也具有很好的缓蚀作用，I能在铁_溶液界面发生特性吸附和静电吸附而引起的覆盖效应。文物中的铁质文物其成份大都为低硅高硫白口铁，因此本专利技术采用低硅高硫白口 铁作为模拟样片，考察3. 5% NaCl溶液中乙醇胺和碘化钾(KI)对其的缓蚀作用。试验样品及试验方法(1)试验样品低硅高硫白口铁，圆形，规格①44mm，成分分析数据C 3. 76%, Si 0. 13%, Mn 0. 18%, S 1. 18%, P 0. 23% ；(2)静态挂片试验低硅高硫白口铁经除油、逐级打磨、清洗和干燥处理。腐蚀介 质为3. 5%的NaCl溶液，室温下浸泡7天。浸泡结束后用硬橡皮擦除腐蚀产物至白口铁表 面光亮，经去离子水、丙酮清洗后至恒重，由试样的失重计算腐蚀率和缓蚀率。(3)扫描电镜分析采用日立公司S-3600N扫描电镜和EDAX公司DX_100x射线能 量色散谱仪，加速电压20kv，样品喷碳后直接观察。(4)动电位扫描采用CS300电化学测试系统进行极化曲线测量。工作电极低硅高 硫白口铁用环氧树脂封装，暴露面积为1cm2，再用金相砂纸逐级打磨。参比电极选用饱和甘 汞电极，辅助电极为钼电极。数据处理采用corrTest电化学测试系统腐蚀分析软件，扫描 范围为1.2V，扫描速度为2mv/s。(5)电化学交流阻抗采用普林斯顿283A电化学工作站和普林斯顿5210锁相放 大器，在室温自腐蚀电位下进行，数据处理采用普林斯顿283A阻抗分析软件系统，测量频 率范围为105Hz 5mHz，开路电位为Ovs。采用饱和甘汞电极为参比电极，钼电极为辅助电 极。采用环氧树脂封装的低硅高硫白口铁为工作电极，其暴露面积为1cm2。静态挂片试验本实验在静态挂片浸泡的基础上，对具有一定缓蚀效果的缓蚀剂进行失重实验， 量化评价缓蚀效果。将低硅高硫白口铁片悬挂浸泡在不同浓度的缓蚀剂中进行失重实验。将加入不同 缓蚀剂的失重数据与没有加入缓蚀剂的失重数据(空白数据)进行计算，可得出缓蚀率。缓 蚀率越高，缓蚀效果越好。静态挂片试验结果列于表1。表1 静态挂片失重结果(室温，7天)缓蚀剂/mmol丄]失重/g腐蚀速率mm/a缓蚀效率％空白样0.01840.0400乙醇胺+KI (2001)0.01030.024948.55乙醇胺+KI (2051)0.00780.018861.16乙醇胺+KI (2081)0.00450.011371.75乙醇胺+KI (2101)0.00680.013666.00乙醇胺+KI (2151)0.00720.015162.25 从表1可见，在3. 5% NaCl溶液中，乙醇胺和KI加入后，低硅高硫白口铁的腐蚀速 率明显降低，起到了一定的缓蚀效果。而在乙醇胺和KI复配比例为208 1时，缓蚀效果4最佳。扫描电镜分析将失重测量后的试样进行扫描电镜分析，相同倍率(X400)下的显微分析结果见 图1、图2。在400倍下，扫描电镜观察发现，乙醇胺和KI复配缓蚀剂加入后，低硅高硫白口铁 表面腐蚀痕迹不明显。与空白样的腐蚀表面相比，腐蚀产物显著减少。说明，乙醇胺和KI 复配缓蚀剂对低硅高硫白口铁有一定的缓蚀效果。极化曲线低硅高硫白口铁在乙醇胺和KI复配缓蚀剂加入前后在3. 5% NaCl溶液中的动电 位扫描极化曲线变化，见图3。由图3可见，当加入乙醇胺和KI复配缓蚀剂后，低硅高硫白口铁的自腐蚀电位负 移，阴极极化曲线的Tafel斜率减小，KiWS+KI <Kse，阴极反应得到了控制，说明，缓蚀剂 的加入抑制了阴极的氧还原反应速度。阳极极化曲线Tafel斜率变化较大，也出现了不稳 定的钝化现象，说明乙醇胺和KI间存在缓蚀协同效应，二者复配后可以提高3. 5% NaCl介 质中对低硅高硫白口铁的缓蚀作用。交流阻抗将空白样的交流阻抗图示于图4，将乙醇胺和KI复配缓蚀剂前后低硅高硫白口铁 在3. 5% NaCl溶液中的交流阻抗图谱见图5。从图4可见，空白样的交流阻抗谱在低频区出现低频收缩现象，表明出现了点蚀 现象。由图5可见，当加入乙醇胺后，空白样低频收缩现象有所减弱。而当加入乙醇胺和KI 复配缓蚀剂后，交流阻抗谱的半径显著增大，且在低频区没有出现明显的收缩现象。说明加 入乙醇胺和KI复配缓蚀剂后，金属腐蚀的电化学反应电阻变大，反应得到了抑制。结论1)从静态挂片试验结果和扫描电镜观察结果来看，加入乙醇胺和KI复配缓蚀剂 后，低硅高硫白口铁的腐蚀速率明显降低，腐蚀产物显著减少。表明本专利技术采用的乙醇胺和 KI复配缓蚀剂对3. 5% NaCl介质中的低硅高硫白口铁有一定缓蚀作用。2)极化曲线分析表明乙醇胺和KI缓蚀剂的加入抑制了阴极的氧还原反应速度， 乙醇胺和KI间存在缓蚀作用。3)交流阻抗谱图分析表明，加入本专利技术的乙醇胺和KI缓蚀剂后，金属腐蚀的电化 学反应电阻变大，反应得到了抑制。权利要求一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在质量浓度为3-4％的NaCl水溶液中加入乙醇胺和碘化钾，其中乙醇胺∶碘化钾之摩尔比为200-215∶1，乙醇胺和碘化钾的总量与NaCl水溶液之间的体积比例为1∶5-7。2.如权利要求1所述的用于铁器保护的缓蚀剂，其中，乙醇胺碘化钾的摩尔比为 208 1。3.如权利要求1所述的用于铁器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铁器保护的缓蚀剂，是在质量浓度为３－４％的ＮａＣｌ水溶液中加入乙醇胺和碘化钾，其中乙醇胺∶碘化钾之摩尔比为２００－２１５∶１，乙醇胺和碘化钾的总量与ＮａＣｌ水溶液之间的体积比例为１∶５－７。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田兴玲，马清林，
申请(专利权)人：中国文化遗产研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]