بخشی از مقاله
چکیده
دراین تحقیق میزان بازدارندگی یک شیف بازجدید بر روی مس و بهبود راندمان آن با بنزوتری آزول دراسید سولفوریک نیم مولار در دمای 298 کلوین و با استفاده از روشهای الکتروشیمیایی - پتانسیودینامیک و AC امپدانس - بدست آورده شد. نتایج نشان دادند که اضافه شدن شیف باز به اسید سولفوریک نیم مولار باعث کاهش جریان خوردگی مس شده است و افزایش غلظت شیف باز، باعث افزایش در صد بازدارندگی آن می شود.
با اضافه کردن10 ppmبنزوتری آزول به شیف باز باعث افزایش بیشترِدرصد بازدارندگی، نسبت به شیف باز تنها، شده است. نتایج منحنی های نایکوئیست AC - امپدانس - نشان می دهدکه اضافه شدن شیف باز باعث افزایش مقاومت انتقال بار وکاهش ظرفیت لایه دوگانه - Cdl - شده است و اضافه کردن بنزوتری آزول، باعث افزایش راندمان بازدارندگی شیف باز شده است. به علاوه، جذب این شیف باز به تنهایی و با اضافه کردن بنزوتری آزول به آن بر سطح مس، از جذب ایزوترم لانگمیر پیروی میکنند.
-1 مقدمه
مس وآلیاژ های آن به دلیل هدایت الکتریکی وگرمایی بالا، درصنایع برق، ساختمانی، شیمیایی و... کاربرد زیادی دارند.سطح فلزاتی که تحت عملیات رنگ آمیزی وآبکاری و.... قرارمی گیرند بایدازهرگونه محصولات خوردگی ولایه های اکسیدی عاری شوند.[1] برای جلوگیری از خوردگی سه روش رایج پیش روداریم:
.1ایجاد پوشش و قرار دادن ماده ای بین محیط و فلز
.2سلسله اعمالی را که به آن ها نام اعمال الکتروشیمیایی می دهند روی فلز انجام دهیم تا خوردگی کم یا هیچ گردد.
.3 موادی را درون فلز افزایش دهیم تا سرعت خوردگی کم شود که از این مواد با عنوان کندکننده های خوردگی یاد میشود.
برای شستوی مس وآلیاژهای آن معمولا از اسیدسولفوریک و ممانعت کننده هایی استفاده می شود که تاحدامکان درغلظت های پایین موثر باشند ممانعت کننده ها افزودنی هایی هستند که با ایجاد تغییر و تحول بر روی سطح فلزات ، محیط و یا هر دو خوردگی را تحت کنترل در آورده ، شیوه عمل آنها ایجاد تغییرات در واکنش های آندی ، کاتدی و یا هر دو آنها است عمدتاً. مواد آلی که دارای نیتروژن، گوگرد و فسفر و اکسیژن می باشند و یا حلقه بنزنی یا پیوند دو گانه یا چند گانه دارند، میتوانند به عنوان بازدارندهدر محیطهای اسیدی عمل کنند و با جذب بر روی سطح فلز مانع تماس مستقیم فلز با محیط خورنده شوند
درسالهای اخیرازشیف بازها به عنوان ممانعت کننده در محیط های مختلف برای مس وآلیاژهای آن استفاده شده است 5]و.[4 اغلب استفاده از مخلوط چند بازدارنده، نتایج مطلوبتری ارائه می دهد. مثلا مخلوطی از بازدارندههای کاتدی نظیر نمکهای فلزاتی مثل روی، منیزیم و... و بازدارنده های آندی مثل آنیونهای کرومات، فسفات و نیتریت، باعث افزایش قابل ملاحظه ضریب بازدارندگی می شوند.
موادی که هم واکنش های کاتدی و هم واکنش های آندی را تحت تأثیر قرار می دهند، بازدارنده های مختلطنامیده می شوند. تغییرات پتانسیل توسط این بازدارنده ها معمولاً از دو دسته قبلی کمتر است و توسط اندازه نسبی کاتد و آند تعیین می شود. به طور کلی این بازدارنده ها ترکیبات آلی هستند که با جذب بر سطوح فلزی، نرخ خوردگی را کاهش می دهند. در اغلب اوقات جذب آن ها بر سطوح آندی و کاتدی به طور همزمان صورت گرفته اما این تأثیر یکسان نیست.
بهترین ممانعت کننده - شیف باز - جریان خوردگی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. اگر چه در موارد بسیاری از ممانعت کننده ها به خوبی می توان استفاده نمود، ولی محدودیت هایی نیز برای این نوع از خوردگی وجود دارد. ممکن است اضافه کردن ممانعت کننده به سیستم به خاطر آلوده کردن محیط عملی نباشد. به علاوه بسیاری از ممانعت کننده ها سمی بوده و کاربرد آنها محدود به محیط هایی است که به طور مستقیم یا غیر مستقیم در تهیه مواد غذایی یا محصولات دیگری که مورد استفاده انسان قرار میگیرند، نباشد.
در این تحقیق میزان بازدارندگی یک شیف باز به نام - 4-nitro-2-methoxy phenyl- N-salicylidine - وهمچنین اضافه کردن ppm 10 بنزوتری آزول به آن، در غلظتهای مختلف شیف باز بر روی مس دراسید سولفوریک نیم مولار با روشهای الکتروشیمیایی - ACامپدانس و پلاریزاسیون تافل - مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت.
-2مواد و روش تحقیق
در این تحقیق از ورقه مسی با درصد وزنی عناصر Zn=0/017، Al=0/005، Sn=0/03 ، S=0/003 و Fe=0/05 و باقیمانده مس با سطحی معادل 1 سانتی متر مربع که به یک سیم مسی تک شاخه مسی برای اتصال الکتریکی وصل و در اپوکسی رزین مانت گردید. و پس از آماده سازی سطح،نمونه با آب مقطر و اتانول شستشو داده شد و در هوای گرم خشک گردید و به عنوان الکترود کاری برای آزمایشات الکتروشیمیایی ACامپدانس، پلاریزاسیون و غوطه وری آماده گردید.
برای رسم منحنی های پلاریزاسیون تافل از پتانسیو استات مدل - EG&G, Model 263A - از پتانسیل-250 تا+250 میلی ولت نسبت به پتانسیل مدارباز - EOCP - باسرعت جاروب 1 mV/sec ،استفاده شد.آزمایشات AC امپدانس توسط همان پتانسیو استات و یک آنالیز کننده پاسخ فرکانس - - Princeton Applied Research Model 1025در محدوده فرکانس - - 100 KHz-10mHz با دامنه نوسان 10mV انجام شد.
دراین آزمایشات ازالکترود مرجع کالومل اشباع - SCE - والکترود کمکی پلاتین استفاده شد.آزمایشات برروی مس در محلول اسید سولفوریک نیم مولار و با غلظتهای مختلف شیف باز وهمچنین اضافه کردن 10ppm بنزوتری آزول به آن بعد از یک ساعت غوطه وری در دمای محیط انجام شد. در شکل - 1 - گسترده شیف باز آورده شده است.
شکل - - 1گسترده شیف باز
-3نتایج و بحث
1-3 طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی
شکل - 2 - منحنی نایکوئیست مربوط به مس در اسید سولفوریک نیم مولار و با غلظت های مختلف شیف باز نشان داده شده است همانطور که مشاهده می شود منحنی های نایکوئیست درفرکانسهای بالا تا متوسط شامل یک نیم دایره می باشد ویک قسمت امپدانس واربرگ هم در فرکانسهای پایین مشاهده می شودکه نشاندهنده این است که فرآینده خوردگی توأما تحت کنترل انتقال بار و نفوذ می باشد.
شکل - 3 - منحنی نایکوئیست مربوط به مس در اسید سولفوریک نیم مولار و با غلظت های مختلفِ شیف باز واضافه شدن 10ppm بنزوتری آزول را نشان می دهد که منحنی ها نایکوئیست با اضافه شدن بنزوتری آزول، از منطقه فرکانسهای بالا تا فرکانسهای پایین تقریبا به صورت یک نیم دایره می باشند و امپدانس واربرگ هم حذف شده است و بنابراین، فرآیند خوردگی فقط تحت کنترل انتقال بار قرار دارد
افزایش غلظت شیف باز، باعث بزرگ شدن قطر نیم دایره ها شده است که نشاندهنده این است که مقاومت انتقال بار افزایش پیدا کرده است. در منحنی های تافل مشاهده می شود که در تمام مراحل آزمایش، با مقایسه محلول حاوی شیف باز با حالت مرجع، با اضافه شدن ممانعت کننده منحنی های پلاریزاسیون به سمت چپ شیفت پیدا می کند و در نتیجه باعث کاهش دانسیته جریان خوردگی شده است.در نتیجه اضافه شدن شیف باز باعث شیفت منحنی های پلاریزاسیون به سمت چپ شده و در نتیجه باعث کاهش دانسیته جریان خوردگی شده است و افزایش غلظت شیف باز، باعث افزایش بیشتر این شیفت شده است.
شکل - 2 - منحنی نایکوئیست مربوط به مس در اسید سولفوریک نیم مولار - B - و با غلظتهای مختلف شیف باز
