第27卷第1期
2012年2月六元子
天津科技大学学报Journal of Tianjin University of Science & Technology Vol.27 No. 1 Feb. 2012
李桂菊1，冀倩儒1，蔡永凯2，何迎春1
(1. 天津科技大学海洋科学与工程学院，天津300457；2. 华泰(天津)集装箱服务有限公司，天津300451)
摘要：针对传统的不锈钢钝化液使用浓硝酸、浓硫酸、铬酸等强氧化剂存在较高的安全隐患，操作条件苛刻的问题，采用挂片在滚筒中旋转浸泡的方式进行钝化，研究不锈钢柠檬酸双氧水钝化工艺，探讨最佳工艺条件，并利用塔菲尔曲线测得其自腐蚀电流密度以表征其耐腐蚀性能. 研究表明：钝化效果的影响因素显著性顺序为柠檬酸质量分数＞双氧水质量分数＞钝化温度＞钝化时间；柠檬酸环境友好钝化液的最佳配方为：柠檬酸质量分数10%，双氧水质量分数15%，稳定剂F质量分数15%，缓蚀剂E质量分数1%，温度40℃，钝化时间60min. 柠檬酸双氧水钝化后测 湖南工业大学学报-
62小于传统钝化后测得的不锈钢自腐蚀电流密度(6.098×10-6μA/cm2). 得不锈钢自腐蚀电流密度为5.210×10μA/cm，新型的柠檬酸配方钝化效果比传统配方的钝化效果好，对环境的污染负荷小，为化工集装罐实际钝化应用提供了基础数据.
关键词：柠檬酸；双氧水；不锈钢钝化
中图分类号：TG174.4 文献标志码：A 文章编号：1672-6510(2012)01-0048-04
Research of Environmentally Friendly Passivation Using
Citric Acid Formulations
LI Guiju1，JI Qianru1，CAI Yongkai2，HE Yingchun1
(1. College of Marine Science and Engineering，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China；
2. Sino Tank(Tianjin)Container Services Co.，Ltd，Tianjin 300451，China)
Abstract：Against the higher hidden danger and the harsher workingconditions of the traditional stai
nless steel passivation formulations which uses nitric acid，sulfuric acid，chromic acid and other strong oxidants，method of coupon rotating im-mersed in the drum was used. The stainless steel passivation process of using citric acid and hydrogen peroxide was studied，inquire into the optimum process condition，and Tafel plot was used to measure the corrosion current density so as to express its corrosion resistance. The study indicated that the order of the effects on the passivation result was the content of citric acid，the content of hydrogen peroxide，passivation temperature，and the passivation time. The optimum parameters of pas-sivation in citric acid solution are 10% citric acid，15% hydrogen peroxide，15% stabilizer
F，1% corrosion inhibitor E，40℃，and 60min. The potentiodynamic polarization test revealedlower corrosion current density of the new formula of
-62-62indicating better corrosion resistance citric acid(5.210×10μA/cm)than that of the traditional one(6.098×10μA/cm)，
of the new formula using citric acid than the traditional one，and as citric acid is an organic acid，the load of environmental pollution was light. Basic data were provided for practical passive application of the chemical tank containers.
Key words：citric acid；hydrogen peroxide；stainless steel passivation 不锈钢由于优良的力学性能、机械加工性能和耐
腐蚀性能而得到广泛的应用[1]，然而，不锈钢并非
“绝对不锈”，侵蚀性阴离子(如Cl-)存在时[2]，不锈
收稿日期：2011–09–14；修回日期：2011–10–14 钢就会发生危险的局部腐蚀[3]，由此可能造成经济损失、环境污染，甚至人身损害．研究[4]显示不锈钢表面经过钝化处理后其耐腐蚀性得到较大幅度提高．
基金项目：天津市滨海新区塘沽科技发展专项基金资助项目(2010CG11-05)
作者简介：李桂菊（1969—），女，黑龙江人，教授，博士，
***************.
传统的不锈钢钝化，浓硝酸、浓硫酸、铬酸等强氧化剂存在较高
的安全隐患，且操作条件要求苛刻．随着法规对硝酸盐用量的限制，用于钝化的硝酸基配方正逐渐被
柠檬酸基配方取代[5]．柠檬酸对铁的活性比对铬的活性强，能有效地从不锈钢表面去除铁，而双氧水具有强氧化性能，使不锈钢更好地形成稳定的氧化膜[2]，因此采用柠檬酸双氧水溶液体系对不锈钢进行钝化处理具有很好的发展前景[6]．Kremer[7]对化学制剂行业中有关取代硝酸的可行性方面进行了研究．数据表明，柠檬酸产品确实是在性能、成本和易用性方面都很优越．Gaydos[8]实验证明了柠檬酸钝化不锈钢的有效性，并指出柠檬酸有潜力在航天工业中取代硝酸钝化液．刘子灿[9]发明了柠檬酸基的钝化液配方，并申请了专利．受此影响，以柠檬酸作为不锈钢钝化液组分的技术在国内逐渐受到重视，但我国在此方面起步较晚．任凤英[10]总结了柠檬酸基钝化处理液的几种配方．杨灵[11]针对常规化学清洗工艺中，亚硝酸钠、磷酸三钠钝化时不足处，改用双氧水作钝化剂，不仅降低了清洗成本，而且钝化废液中无亚硝酸根、磷酸根等污染物．马李洋等[12]、汪文兵等[2]学者也进行过相关研究，由于采用的评价方法不同，得出的最佳配方差异较大，目前未见工程应用的相关报道．
笔者经过对蓝点法、腐蚀速率法、塔菲尔曲线电化学法等评价方法进行比较，以塔菲尔曲线电化学法为评价指标探讨了柠檬酸环境友好钝化液配方，为华泰集装箱服务有限公司的工程应用提供依据．钝化→水洗→烘干．
不锈钢试样经预处理后挂在自制的装有100mL柠檬酸双氧水钝苏霍姆林斯基的教育思想
化液的旋转筒内部，旋转筒由电机驱动可在控温水浴槽内转动，以此模拟化工集装罐钝化过程．
排放因子
用环氧树脂将试样密封，留出1cm×1cm的工作面积，将密封后的不锈钢在60℃的烘箱中烘4h，使环氧树脂固化．将试样在质量分数3.5%的NaCl溶液中浸泡10min后，采用三电极两回路体系[14]测试电化学性能，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂电极，工作电极为316L不锈钢钢片．将试样置于30℃、3.5%NaCl溶液中，采用电化学工作站测定塔菲尔曲线，得到试样的自腐蚀电流密度，并以此为依据筛选钝化工艺条件．由腐蚀速率的电流表示法公式[15]知腐蚀速率与自腐蚀电流密度呈正相关，由此可知，自腐蚀电流密度越小腐蚀速率越小，耐腐蚀性越好，说明钝化效果越好．
JA v=Fn
式中：v是腐蚀速率，g/(m2·h)；J是自腐蚀电流密度，μA/cm2；F是法拉第常数；A是金属的相对原子质量；n是金属的化合价．
2 结果与讨论
2.1 单因子实验
2.1.1 柠檬酸质量分数
取双氧水质量分数15%，并加入与双氧水的质量比为1∶1的稳定剂F，钝化温度40℃，钝化时间60min，缓蚀剂E的质量分数为1%．考察柠檬酸质量分数对钝化效果的影响．实验结果见图1，
环氧树脂61011 材料与方法
哇1.1 材料
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