一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，設(shè)及一種金屬材料的防腐蝕技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)是一種銅表面 緩蝕組裝膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅及其合金具有良好的熱、電傳導(dǎo)性和機(jī)械性能，在電力、信息、海水淡化等眾多 行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但在含cr、so^等腐蝕性介質(zhì)中，銅及其合金易發(fā)生腐蝕，造成巨大 的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。因此，銅及合金的腐蝕防護(hù)工作顯得很重要。而緩蝕劑作為一種常 用的防腐蝕方法，具有經(jīng)濟(jì)有效、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0003] 緩蝕組裝技術(shù)，提供了按設(shè)定方式修飾金屬表面的方法，為金屬防腐蝕開(kāi)辟了新 途徑，也是自組裝技術(shù)最具實(shí)用化的發(fā)展方向。=挫類物質(zhì)是廣泛使用的特效銅及其合金 緩蝕劑。開(kāi)發(fā)高效又環(huán)境友好的銅表面=挫類緩蝕膜具有重要意義。
[0004] Sha巧less等發(fā)展的Cu(I)催化S挫環(huán)合成，是一種經(jīng)典的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，提供了 模板合成=挫化合物的新方法。在銅表面通過(guò)組裝的方法來(lái)形成=挫緩蝕膜的表面處理方 法在國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方 法，所述的運(yùn)種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的銅表面在腐蝕環(huán)境中容 易腐蝕的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明提供了 一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，包括下列步驟：
[0007] 1)將銅片經(jīng)1#~6#號(hào)金相砂紙逐級(jí)打磨拋光，然后采用無(wú)水乙醇除油，再用去離 子水洗凈，備用；
[000引2)將沖洗的銅片依次浸入2-甲基-3-下烘-2-醇組裝液和對(duì)甲苯橫酷疊氮組裝液 中，所述的兩種組裝溶液的組裝溶劑均為乙醇，所述的2-甲基-3-下烘-2-醇組裝液的濃度 為0.2~1.5mM;所述的對(duì)甲苯橫酷疊氮組裝液的濃度為0.2~1.5mM;將銅在2-甲基-3-下 烘-2-醇的乙醇溶液中組裝0.5~化，然后在對(duì)甲苯橫酷疊氮的乙醇溶液中組裝0.1~化；
[0009] 3)組裝結(jié)束后，采用水沖洗、然后干燥，即得銅表面緩蝕組裝膜。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的對(duì)甲苯橫酷疊氮的濃度為l.OmM。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的2-甲基-3-下烘-2-醇的濃度為l.OmM。
[0012] 進(jìn)一步的，將銅在2-甲基-3-下烘-2-醇的乙醇溶液中組裝化，然后在對(duì)甲苯橫酷 疊氮的乙醇溶液中組裝30min，水沖洗、干燥，即銅表面緩蝕組裝膜。
[0013] 進(jìn)一步的，所述銅片為純銅、白銅、黃銅、或者青銅。
[0014] 本發(fā)明采用點(diǎn)擊化學(xué)手段，在銅表面原位構(gòu)建=挫類緩蝕組裝膜，提供了一種新 型銅防腐蝕保護(hù)膜的制備方法。本發(fā)明利用銅腐蝕過(guò)程本身產(chǎn)生Cu(I)催化S挫環(huán)合成的 點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，在銅表面制備性能良好的=挫類緩蝕膜。依靠=挫環(huán)的高穩(wěn)定性，W及與金 屬表面的親和力，獲得性能優(yōu)異的緩蝕組裝膜體系。
[0015] 本發(fā)明的銅緩蝕組裝膜制備方法，通過(guò)組裝兩種物質(zhì)在銅表面原位的點(diǎn)擊合成反 應(yīng)，成功制備了 =氮挫類緩蝕膜，表現(xiàn)出了良好的防腐蝕保護(hù)性能，能夠有效地抑制Cr對(duì) 銅的腐蝕。本發(fā)明的=挫類緩蝕膜具有低毒環(huán)保的特性，使用后可有效降低環(huán)境污染問(wèn)題。 同時(shí)，本發(fā)明的自組裝溶液具有用量少，可多次利用的特性，能夠有效地降低成本。
[0016] 本發(fā)明和已有技術(shù)相比，其技術(shù)進(jìn)步是顯著的。本發(fā)明拓寬了銅防腐蝕保護(hù)膜的 制備方法，利用點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)原位制備銅表面緩蝕組裝膜，制備工藝簡(jiǎn)單。在模擬海水溶液 中的測(cè)試表明，其具有良好的防腐蝕保護(hù)作用，緩蝕效率達(dá)到90.5%。本發(fā)明所述的組裝液 具有可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，可W有效地降低生產(chǎn)成本，具有環(huán)境友好的特性。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為不同組裝濃度溶液中形成表面組裝膜的銅在3wt%化Cl中浸泡化后的交流 阻抗。
[0018] 圖2為不同組裝濃度溶液中形成表面組裝膜的銅在3wt%化Cl中浸泡化后的極化 曲線。
[0019] 圖3為最優(yōu)濃度組裝液中形成表面組裝膜的銅組裝不同時(shí)間后在3wt%化Cl中浸 泡化后的交流阻抗。
[0020] 圖4為最優(yōu)濃度組裝液中形成表面組裝膜的銅組裝不同時(shí)間后在3wt%化Cl中浸 泡化后的交流阻抗。
[0021] 圖5為紅外光譜結(jié)果：（a)點(diǎn)擊組裝漫反射光譜；（b)2-甲基-3-下烘-2-醇的紅外光 譜；（C)對(duì)甲苯橫酷疊氮的紅外光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0023] 電化學(xué)分析
[0024] 交流阻抗測(cè)試和極化曲線測(cè)試都用=電極體系完成，工作電極為銅電極，輔助電 極為Pt電極和飽和甘隸電極（SCE)。工作電極用環(huán)氧樹(shù)脂密封，暴露出IcmXO. 5cm的工作 面，測(cè)試前對(duì)工作電極進(jìn)行前處理。
[00巧]電化學(xué)測(cè)量在Sola;rt;ron 1260和1287Elect;rochemical Interface測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn) 行。極化曲線的掃描速率為Imv/s，掃描范圍相對(duì)于開(kāi)路電位±250mv;電化學(xué)阻抗譜測(cè)試的 頻率為1〇-2-1〇 5Hz，阻抗測(cè)量的信號(hào)幅值為5mv正弦波。
[00%]紅外光譜測(cè)定儀器使用Spectrum Two型號(hào)傅里葉變換紅外光譜儀，測(cè)定范圍 400cm-i 至 AOOOcnfi.
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 將銅電極表面依次經(jīng)不同目數(shù)金相砂紙打磨后，用無(wú)水乙醇、去離子水沖洗，W去 除表面油污和油脂。
[0029] 預(yù)處理好的銅電極在2-甲基-3-下烘-2-醇濃度為0.2mM、0.5mM、1. OmM、1.5mM的乙 醇溶液中組裝化，然后相對(duì)應(yīng)地在對(duì)甲苯橫酷疊氮濃度為0.2mM、0.5mM、1.0 mM、1.5mM的乙 醇溶液中點(diǎn)擊組裝30min。點(diǎn)擊組裝完成后，水沖洗、干燥，在銅表面得到均勻的=氮挫緩蝕 膜。
[0030] 應(yīng)用實(shí)施例1
[0031 ]考察本發(fā)明的新型=氮挫類銅緩蝕組裝膜的性能，具體步驟如下：
[0032] 銅表面點(diǎn)擊組裝成功的S氮挫緩蝕膜在3wt % NaCl溶液中浸泡化。
[0033] 通過(guò)電化學(xué)測(cè)試銅電極在點(diǎn)擊組裝后，浸泡在腐蝕性溶液中化后的交流阻抗和極 化曲線，結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2，實(shí)驗(yàn)溫度為室溫。
[0034] 由圖1和圖2可W看出，在點(diǎn)擊組裝后，銅電極的阻抗圓弧半徑明顯增加，腐蝕電流 顯著降低，并且形成一段較寬的純化區(qū)。由此可知：點(diǎn)擊組裝成功的緩蝕膜可W有效地減緩 Cr對(duì)銅表面的腐蝕，并在兩種物質(zhì)均為1.OmM時(shí)得到組裝膜保護(hù)效果最優(yōu)。由圖2得出的溶 液電阻Rs、傳荷電阻Rct和緩蝕效率n見(jiàn)表1。
[0035] 表1不同組裝濃度制備出的銅緩蝕膜在3wt%NaCl水溶液中電化學(xué)參數(shù)

[0036]
[0037]
[003引實(shí)施例2
[0039] 將銅電極表面依次經(jīng)不同目數(shù)金相砂紙打磨后，用無(wú)水乙醇溶液、去離子水沖洗， W去除表面油污和油脂。
[0040] 預(yù)處理好的銅電極在2-甲基-3-下烘-2-醇濃度為1.OmM的乙醇溶液中組裝化，然 后相對(duì)應(yīng)地在對(duì)甲苯橫酷疊氮濃度為l.OmM的乙醇溶液中點(diǎn)擊組裝15min、30min、45min、 化。點(diǎn)擊組裝完成后，水沖洗、干燥，在銅表面得到均勻的=氮挫緩蝕膜。
[0041] 應(yīng)用實(shí)施例2
[0042] 考察本發(fā)明的最優(yōu)組裝液濃度中組裝的=氮挫緩蝕膜的性能，具體步驟如下：
[0043] 銅表面在最優(yōu)濃度的組裝液中點(diǎn)擊組裝不同時(shí)間得到的S氮挫緩蝕膜在3wt% NaCl溶液中腐蝕化。
[0044] 通過(guò)電化學(xué)測(cè)試銅電極在點(diǎn)擊組裝后，浸泡在腐蝕性溶液中化后的交流阻抗和極 化曲線，結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4,實(shí)驗(yàn)溫度為室溫。
[0045] 由圖3和圖4可W看出，在點(diǎn)擊組裝不同時(shí)間后，銅電極的阻抗圓弧半徑均增加，組 裝膜的保護(hù)效果顯著增強(qiáng)。由此可知：點(diǎn)擊組裝成功的緩蝕膜可W有效地減緩Cr對(duì)銅表面 的腐蝕，并在兩種組裝溶液中，組裝時(shí)間分別為化和30min時(shí)，得到的組裝膜保護(hù)效果最優(yōu)。 由圖4得出的腐蝕電位Ewrr、腐蝕電流密度Icnrr和緩蝕效率n見(jiàn)表2。
[0046] 表2不同組裝時(shí)間制備出的銅緩蝕膜在3wt%NaCl水溶液中電化學(xué)參數(shù)
[0047]
[004引實(shí)施例3
[0049] 將銅電極表面依次經(jīng)不同目數(shù)金相砂紙打磨后，用無(wú)水乙醇溶液、去離子水沖洗， W去除表面油污和油脂。
[0050] 預(yù)處理好的銅片在2-甲基-3-下烘-2-醇濃度為1.OmM的乙醇溶液中組裝化，然后 相對(duì)應(yīng)地在對(duì)甲苯橫酷疊氮濃度為1. OmM的乙醇溶液中點(diǎn)擊組裝30min。點(diǎn)擊組裝完成后， 水沖洗、干燥，在銅表面得到均勻的=氮挫緩蝕膜。測(cè)定點(diǎn)擊后的銅片表面漫反射結(jié)果。 [0051 ]應(yīng)用實(shí)施例3
[0052]測(cè)定純凈的對(duì)甲苯橫酷疊氮和2-甲基-3-下烘-2-醇的紅外光譜結(jié)果，后測(cè)定點(diǎn)擊 完成后的銅片表面的紅外漫反射結(jié)果。
[0化；3]圖 5(b)和（C)中的 3304cm-i、2990cm-i、2134cm-i 分別是 〇-H、^C-H、N=N+ = N-的振動(dòng) 峰，屬于對(duì)甲苯橫酷疊氮和2-甲基-3-下烘-2-醇的特征峰。圖5(a)中運(yùn)些特征峰消失，還有 一部分未反應(yīng)的疊氮基振動(dòng)峰。在1505-1682cm-i處出現(xiàn)了 C = C的振動(dòng)峰，屬于=挫環(huán)的一 個(gè)特征峰。由此說(shuō)明，=氮挫類緩蝕膜在銅表面點(diǎn)擊組裝成功。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，其特征在于包括下列步驟： 1) 將銅片經(jīng)1#~6#號(hào)金相砂紙逐級(jí)打磨拋光，然后采用無(wú)水乙醇除油，再用去離子水 洗凈，備用； 2) 將沖洗的銅片依次浸入2-甲基-3-丁炔-2-醇組裝液和對(duì)甲苯磺酰疊氮組裝液中，所 述的兩種組裝溶液的組裝溶劑均為乙醇，所述的2-甲基-3-丁炔-2-醇組裝液的濃度為0.2~ 1.5mM;所述的對(duì)甲苯磺酰疊氮組裝液的濃度為0.2~1.5mM;將銅在2-甲基-3-丁炔-2-醇的 乙醇溶液中組裝0.5~2h，然后在對(duì)甲苯磺酰疊氮的乙醇溶液中組裝0.1~lh; 3) 組裝結(jié)束后，采用水沖洗、然后干燥，即得銅表面緩蝕組裝膜。2. 如權(quán)利要求1所述的一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，其特征在于:所述的對(duì)甲苯 磺酰疊氮的濃度為l.OmM。3. 如權(quán)利要求1所述的一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，其特征在于：所述的2-甲 基-3-丁炔-2-醇的濃度為1. OmM。4. 如權(quán)利要求1所述的一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，其特征在于：將銅在2-甲 基-3-丁炔-2-醇的乙醇溶液中組裝lh，然后在對(duì)甲苯磺酰疊氮的乙醇溶液中組裝30min，水 沖洗、干燥，即銅表面緩蝕組裝膜。5. 如權(quán)利要求1所述的一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，其特征在于:所述銅片為純 銅、白銅、黃銅、或者青銅。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種銅表面緩蝕組裝膜的制備方法，將銅片經(jīng)1#~6#號(hào)金相砂紙逐級(jí)打磨拋光，然后采用無(wú)水乙醇除油，再用去離子水洗凈備用；將沖洗的銅片依次浸入2?甲基?3?丁炔?2?醇組裝液和對(duì)甲苯磺酰疊氮組裝液中，所述的兩種組裝溶液的組裝溶劑均為乙醇，所述的2?甲基?3?丁炔?2?醇組裝液的濃度為0.2~1.5mM所述的對(duì)甲苯磺酰疊氮組裝液的濃度為0.2~1.5mM；組裝結(jié)束后，采用水沖洗、然后干燥，即得銅表面緩蝕組裝膜。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、在銅表面點(diǎn)擊合成了三氮唑類緩蝕膜。在模擬海水溶液中的測(cè)試表明，其具有良好的防腐蝕保護(hù)作用，緩蝕效率達(dá)到90.5%。
【IPC分類】C23C22/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105714279
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610128527
【發(fā)明人】張大全, 于印哲, 李瑾, 高立新
【申請(qǐng)人】上海電力學(xué)院