CN105525296B - 一种金属防腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属防腐蚀方法，包括如下步骤：(1)导电高分子材料的制备：1)在容器中加入导电高分子材料单体‑水溶液，掺杂剂‑水溶液，搅拌均匀，在搅拌下，滴加氧化剂‑水溶液，在0‑5℃继续搅拌3‑5h，过滤，滤饼依次反复用无水乙醇与蒸馏水洗涤至过滤液无色，60‑80℃下干燥15‑30h；2)在8‑15Mpa条件下压片成型为第一种导电高分子材料；(2)将导电高分子材料通过金属导线与金属连接。本发明的方法简单易行，可在金属未腐蚀前对其进行保护，防止或者减缓金属腐蚀的发生。对金属的防腐效果可达85％以上。

Description

一种金属防腐蚀方法

技术领域

本方法涉及一种金属防腐蚀方法。

背景技术

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。腐蚀会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。金属的腐蚀现象非常普遍，如铁制品生锈、铝制品表面出现白斑、铜制品表面产生铜绿、银器表面变黑等，其中铁制品腐蚀最为常见。

金属防腐的保护层法使用范围最为广泛,这种防腐方法是在金属的表面制造各种材质的保护层,将金属产品与外界的腐蚀介质隔离开来,从而达到防止腐蚀的效果.金属防腐的保护层可以通过涂抹、喷涂、电镀、热镀、喷镀等方法形成.但是保护层的方法对于长距离或者大型的金属则十分耗材，而且易损伤，损伤后防腐蚀效果大大降低。另一种方法是是改善腐蚀介质，如去掉介质中有害成分，改善介质性质或者在腐蚀介质中加入缓蚀剂等，但这种方法仅适合在腐蚀介质有限的情况下，如果腐蚀介质大量存在，如在空气中，那么这种方法就不适用了。电化学保护也是金属防腐的方法之一，根据原电池理论,只要能够消除引起化学腐蚀的原电池的反应,就可以实现金属的防腐.但这种方法存在的前提是能消除引起化学腐蚀的原电池的反应，同时它会引起电极金属的消耗，需要不断检查电极金属的存在量以确保电化学会保护作用的发生。

因此，开发新的防腐方法，减少酸与缓蚀剂的使用，减少阳极材料的腐蚀，降低生产成本，减少环境污染已成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是避免金属腐蚀带来各方面的巨大损失，提供一种金属防腐蚀方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种金属防腐蚀方法，包括如下步骤：

(1)导电高分子材料的制备：

用下述两种方法之一种制备导电高分子材料：

第一种导电高分子材料的制备：

1)在容器中加入体积含量为20％-60％的0.01-5M的导电高分子材料单体-水溶液，体积含量为10％-50％的0.2-5M的掺杂剂-水溶液，搅拌均匀，在搅拌下，滴加体积含量为30％-60％的0.01-5M的氧化剂-水溶液，在0-5℃继续搅拌3-5h，过滤，滤饼依次反复用无水乙醇与蒸馏水洗涤至过滤液无色，60-80℃下干燥15-30h；

2)在8-15Mpa条件下压片成型为第一种导电高分子材料；

第二种导电高分子材料的制备：

1)配制0.05-5M导电高分子材料单体-有机溶剂溶液；加入0.05-5M的掺杂剂-水溶液混合均匀得溶液一；其中导电高分子材料单体与掺杂剂的摩尔比为1-3:1；

2)配制0.1-5M的氧化剂-水溶液为溶液二；

3)将载体在溶液二中浸泡5-30s，取出，再在溶液一中浸泡5-30s，取出，放置5-30min，用去离子水清洗，50-80℃干燥5-30min；

4)重复步骤3)8-15次，用丙酮清洗3-5次，50-80℃干燥8-15h，得到第二种导电高分子材料；

(2)将第一种导电高分子材料或第二种导电高分子材料通过金属导线与金属连接。

金属优选不锈钢、铁、铬、铝、锰和钼中至少一种。

导电高分子材料单体为苯胺、吡啶、噻吩、乙烯或乙炔。

掺杂剂为碘、盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化烷、三氯化铁、五氟化砷、硝酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸或乙酸。

氧化剂为三氯化铁、高氯酸铁、过硫酸铵、过氧化氢、过氧乙酸、高锰酸钾、高氯酸钾、硝酸、铬酸或重铬酸钠。

有机溶剂为异丙醇，二甲基亚砜或环己烷。

载体为硝酸纤维素薄膜、乙酸纤维素薄膜、聚氨酯薄膜、碳素纤维布、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚脂薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、硅胶薄膜；还可以是材质为二氧化硅，碳化硅，氮化硅，氧化铝，活性炭，石墨，泡沫碳或碳基复合材料的板、块、棒或管。

金属导线的材质为铜、铝、铜铝合金或银。

本发明的优点：

本发明的方法简单易行，可在金属未腐蚀前对其进行保护。对金属的防腐效果可达85％以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种金属防腐蚀方法，包括如下步骤：

(1)导电高分子材料的制备：

1)在容器中加入体积含量为30％的1M的乙烯-水溶液，体积含量为30％的1M的碘-水溶液，搅拌均匀，在搅拌下，滴加体积含量为40％的1M的三氯化铁-水溶液，在3℃继续搅拌4h，过滤，滤饼依次反复用无水乙醇与蒸馏水洗涤至过滤液无色，70℃下干燥20h；

2)在10Mpa条件下压片成型为导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过铜导线与待保护的不锈钢金属连接。

实施例2

一种金属防腐蚀方法，包括如下步骤：

(1)导电高分子材料的制备：

1)在容器中加入体积含量为20％的5M的噻吩-水溶液，体积含量为50％的0.2M的盐酸-水溶液，搅拌均匀，在搅拌下，滴加体积含量为30％的5M的高氯酸铁-水溶液，在5℃继续搅拌3h，过滤，滤饼依次反复用无水乙醇与蒸馏水洗涤至过滤液无色，80℃下干燥15h；

2)在15Mpa条件下压片成型为导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过铝导线与待保护的金属铝连接。

实施例3

一种金属防腐蚀方法，包括如下步骤：

(1)导电高分子材料的制备：

1)在容器中加入体积含量为60％的0.01M的苯胺-水溶液，体积含量为10％的5M的硫酸-水溶液，搅拌均匀，在搅拌下，滴加体积含量为60％的0.01M的过硫酸铵-水溶液，在0℃继续搅拌5h，过滤，滤饼依次反复用无水乙醇与蒸馏水洗涤至过滤液无色，60℃下干燥30h；

2)在8Mpa条件下压片成型为导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过铜铝合金导线与待保护的金属铬连接。

实施例4

一种金属防腐蚀方法，包括如下步骤：

(1)导电高分子材料的制备：

1)在容器中加入体积含量为30％的1M的吡啶-水溶液，体积含量为10％的5M的对甲苯磺酸-水溶液，搅拌均匀，在搅拌下，滴加体积含量为60％的0.01M的过氧化氢-水溶液，在3℃继续搅拌4h，过滤，滤饼依次反复用无水乙醇与蒸馏水洗涤至过滤液无色，70℃下干燥23h；

2)在12Mpa条件下压片成型为导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过银导线与待保护的金属铁连接。

实验证明，用乙炔替代本实施例的吡啶，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实验证明，用十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化烷、三氯化铁、五氟化砷、硝酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸或乙酸分别替代本实施例的对甲苯磺酸，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实验证明，用过氧乙酸、高锰酸钾、高氯酸钾、硝酸、铬酸或重铬酸钠分别替代本实施例的过氧化氢，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实施例5

(1)导电高分子材料的制备：

1)配制1M吡啶-异丙醇溶液；加入1M的十二烷基苯磺酸-水溶液混合均匀得溶液一；其中吡啶与十二烷基苯磺酸的摩尔比为2:1；

2)配制1M的硝酸-水溶液为溶液二；

3)将管式碳基复合材料在溶液二中浸泡20s，取出，再在溶液一中浸泡20s，取出，放置10min，用去离子水清洗，60℃干燥20min；

4)重复步骤3)10次，用丙酮清洗4次，70℃干燥10h，得到导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过银导线与待保护的金属锰连接。

实施例6

(1)导电高分子材料的制备：

1)配制0.05M噻吩-二甲基亚砜溶液；加入0.05M的樟脑磺酸-水溶液混合均匀得溶液一；其中噻吩与樟脑磺酸的摩尔比为1:1；

2)配制0.1M的高氯酸钾-水溶液为溶液二；

3)将二氧化硅板在溶液二中浸泡5s，取出，再在溶液一中浸泡5s，取出，放置5min，用去离子水清洗，50℃干燥30min；

4)重复步骤3)8次，用丙酮清洗3次，50℃干燥15h，得到导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过铜导线与待保护的金属钼连接。

实验证明：用

碳化硅，氮化硅，氧化铝，活性炭，石墨，泡沫碳材质的板、块、棒或管替代本实施例的二氧化硅板，其它同本实施例，可以可以对金属钼进行防腐蚀保护。

实施例7

(1)导电高分子材料的制备：

1)配制5M乙烯-环己烷溶液；加入5M的十二烷基磺酸钠-水溶液混合均匀得溶液一；其中乙烯与十二烷基磺酸钠的摩尔比为3:1；

2)配制5M的高锰酸钾-水溶液为溶液二；

3)将乙酸纤维素薄膜在溶液二中浸泡30s，取出，再在溶液一中浸泡30s，取出，放置30min，用去离子水清洗，80℃干燥5min；

4)重复步骤3)15次，用丙酮清洗5次，80℃干燥8h，得到导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过铜铝合金导线与待保护的金属铝连接。

实施例8

(1)导电高分子材料的制备：

1)配制2M乙炔-环己烷溶液；加入2M的十六烷基三甲基溴化烷-水溶液混合均匀得溶液一；其中乙炔与十六烷基三甲基溴化烷的摩尔比为2:1；

2)配制2M的过氧乙酸-水溶液为溶液二；

3)将硝酸纤维素薄膜在溶液二中浸泡20s，取出，再在溶液一中浸泡20s，取出，放置10min，用去离子水清洗，70℃干燥10min；

4)重复步骤3)12次，用丙酮清洗4次，70℃干燥12h，得到导电高分子材料；

(2)将导电高分子材料通过铝导线与待保护的金属铁连接。

实验证明，用苯胺替代本实施例的乙炔，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实验证明，用碘、盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、三氯化铁、五氟化砷、硝酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸或乙酸分别替代本实施例的十六烷基三甲基溴化烷，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实验证明，用三氯化铁、高氯酸铁、过硫酸铵、过氧化氢、铬酸或重铬酸钠分别替代本实施例的过氧乙酸，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实验证明，用聚氨酯薄膜、碳素纤维布、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚脂薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、硅胶薄膜分别替代本实施例的硝酸纤维素薄膜，其它同本实施例，可以对金属铁进行防腐蚀保护。

实验证明，用不锈钢、铬分别替代本实施例的铁，其它同本实施例，可以对不锈钢、铬进行防腐蚀保护。

以0.2-5M的酸作为腐蚀液，在三电极系统中，将连接的金属与导电高分子材料(各实施例获得的：导电高分子材料通过金属导线与待保护的金属连接产物)作为工作电极，通过与AUTOLAB体系相连接，测得相应的极化曲线，将其与金属单独作为工作电极测得的极化曲线作比较，并通过腐蚀性酸液中金属重量变化得出导电高分子材料对金属的防护效果可达85％以上。

腐蚀液的酸包括盐酸、硫酸、高氯酸、磷酸、亚硫酸。见表1

表1

实施例	条件	导电高分子材料对金属的防护效果
			1	1M 20℃硫酸	95.42％
2	1M 20℃亚硫酸	98.87％
			3	2M 40℃磷酸	92.43％
4	0.5M 60℃盐酸	90.21％
			5	0.5M 50℃高氯酸	89.21％
6	2M 50℃硫酸	85.32％
			7	2M 20℃盐酸	88.62％
8	0.2M 30℃硫酸	98.95％

Claims (9)

1.一种金属防腐蚀方法，其特征是包括如下步骤：

(1)导电高分子材料的制备：

1)配制0.05-5M导电高分子材料单体-有机溶剂溶液；加入0.05-5M的掺杂剂-水溶液混合均匀得溶液一；其中导电高分子材料单体与掺杂剂的摩尔比为1-3:1；

2)配制0.1-5M的氧化剂-水溶液为溶液二；

3)将载体在溶液二中浸泡5-30s，取出，再在溶液一中浸泡5-30s，取出，放置5-30min，用去离子水清洗，50-80℃干燥5-30min；

4)重复步骤3)8-15次，用丙酮清洗3-5次，50-80℃干燥8-15h，得到导电高分子材料；(2)将导电高分子材料通过金属导线与金属连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述金属为不锈钢、铁、铬、铝、锰和钼中至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述导电高分子材料单体为苯胺、吡啶、噻吩、乙烯或乙炔。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述掺杂剂为碘、盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化烷、三氯化铁、五氟化砷、硝酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸或乙酸。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述氧化剂为三氯化铁、高氯酸铁、过硫酸铵、过氧化氢、过氧乙酸、高锰酸钾、高氯酸钾、硝酸、铬酸或重铬酸钠。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述有机溶剂为异丙醇，二甲基亚砜或环己烷。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述载体为硝酸纤维素薄膜、乙酸纤维素薄膜、聚氨酯薄膜、碳素纤维布、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚脂薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、硅胶薄膜。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述载体为材质为二氧化硅，碳化硅，氮化硅，氧化铝，活性炭，石墨，泡沫碳或碳基复合材料的板、块、棒或管。

9.根据权利要求1所述的一种方法，其特征是所述金属导线的材质为铜、铝、铜铝合金或银。