太阳能铝合金换热器缓蚀剂研究

【摘要】：太阳能循环系统中的管道是由多种金属制成,最为普遍的材质是碳钢和铝合金。太阳能用铝合金换热器通过连接管与集热器组成闭式系统,由于换热器内装有防冻液,长期的工作极易引起换热器和其他管道的腐蚀,从而降低热水器的使用寿命。 为了避免防冻液长期工作引起的材质腐蚀,在防冻液中还应加入缓蚀剂,达到防缓蚀的效果。因此,本课题主要针对太阳能用铝合金换热器开展研究工作,利用缓蚀技术,提高换热器的耐蚀性,从而延长换热器的使用寿命,保证太阳能热水器的正常、安全使用,减少因换热器破环带来的经济损失。本课题模拟海水条件对铝合金腐蚀与防护进行研究,对于保证和提高换热器在太阳能系统中的使用寿命具有重要的意义。 本文采用失重法和电化学方法对40余种缓蚀物质在3.5%NaCl溶液中进行了实验筛选,着重研究对铝缓蚀效果显著的有机物,利用有机物之间的协同作用,通过正交实验复配出缓蚀效果优良的复配缓蚀剂。实验结果表明,含巯基的杂环化合物(2-巯基苯并噻唑,2-巯基苯并恶唑,2-巯基苯并咪唑)对7075铝合金的缓蚀作用无贡献,含氮的杂环化合物对7075铝合金缓蚀作用明显。复合缓蚀剂的缓蚀效果优于单组分的缓蚀效果。巴比妥酸和吐温80单独使用对铝存在较好的缓蚀作用,但作为复配缓蚀剂中的添加物时则没有贡献。而CeCl3单独使用时对铝合金没有明显抑制作用,但作为复配缓蚀剂中的添加物时有较好的缓蚀作用。因此,本实验推荐的最优的缓蚀剂配方为苯骈三氮唑1.5g/L,2-氨基吡啶0.1g/L,氯化铈0.5g/L 由于缓蚀剂在实际应用中存在适用范围窄、水溶性差和对环境不友好等问题,本文需要复配出一种既对铝有良好缓蚀作用,又对铁有良好缓蚀作用的缓蚀剂。因此,根据设备实际情况,试验选用BTC245R碳钢和7075铝合金作为研究对象,在研究铝缓蚀剂的基础上,希望通过大量试验,研制出对铁和铝材质设备都有良好缓蚀作用的复配缓蚀剂。本文采用腐蚀浸泡法、正交实验法和电镜扫描技术对30余种缓蚀物质在3.5%NaCl溶液中进行了实验筛选。实验结果表明,CeCl3参与复配时对铝有较好的缓蚀作用,对铁没有缓蚀作用,反而加重铁的腐蚀。聚丙烯酸钠单独使用时可以使铝腐蚀均匀,却会增加铝失重量。苯骈三氮唑、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、肉桂醛、吐温80和聚乙烯吡咯烷酮等五种物质复配后,表现出较好的协同作用,对铝试样和铁试样都有较好的缓蚀作用。因此,本实验推荐的最优铝/铁兼容缓蚀剂配方为苯骈三氮唑1.0～1.5g/L、聚乙烯吡咯烷酮0.05～0.1g/L、3,5-二氨基-1,2,4-三唑0.1g/L、肉桂醛0.5～1.0mL/L、吐温801.0～1.5mL/L。 【关键词】：铝合金 点蚀 缓蚀剂 有机化合物 铁
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG174.42;TK513
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 选题的目的与意义8-9
• 1.2 缓蚀剂的概述9-12
• 1.2.1 缓蚀剂的定义9-10
• 1.2.2 缓蚀剂的协同作用10
• 1.2.3 缓蚀剂的分类10
• 1.2.4 缓蚀剂的工作机理10-12
• 1.3 缓蚀剂国内外相关课题的研究现状12-15
• 1.3.1 国内外铝合金缓蚀剂的研究现状12-14
• 1.3.2 铝合金缓蚀剂研究存在的不足14-15
• 1.4 主要研究内容15-16
• 第二章 实验设备及方法16-20
• 2.1 实验材料与设备16
• 2.2 实验方法16-20
• 2.2.1 失重法16-17
• 2.2.2 电化学实验方法17-18
• 2.2.3 电镜分析实验手段18-20
• 第三章 缓蚀剂对铝合金腐蚀行为的影响20-42
• 3.1 铝合金在不同缓蚀剂中的浸泡腐蚀实验20-28
• 3.1.1 氯化钠条件下铝合金的高温腐蚀研究20-21
• 3.1.2 添加硫酸的氯化钠条件下铝合金的高温腐蚀研究21-23
• 3.1.3 复配缓蚀剂(Ⅰ)在氯化钠条件下铝合金的中温腐蚀研究23-25
• 3.1.4 复配缓蚀剂(Ⅱ)在氯化钠条件下铝合金的中温腐蚀研究25-26
• 3.1.5 复配缓蚀剂(Ⅲ)在氯化钠条件下铝合金的中温腐蚀研究26-28
• 3.1.6 腐蚀浸泡实验结果与讨论28
• 3.2 铝合金在不同缓蚀剂中的电化学实验28-32
• 3.2.1 氯化钠条件下铝合金缓蚀剂的极化曲线28-32
• 3.2.2 电化学实验结果与讨论32
• 3.3 电镜分析32-35
• 3.3.1 材料表面电镜分析32-34
• 3.3.2 显微分析实验结果与讨论34-35
• 3.4 正交实验35-39
• 3.4.1 正交实验设计35-37
• 3.4.2 实验结果与讨论37-39
• 3.5 缓蚀机理分析39-41
• 3.5.1 单组分缓蚀剂缓蚀机理分析39-41
• 3.5.2 复合缓蚀剂缓蚀机理分析41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 铝/铁兼容缓蚀剂实验研究42-62
• 4.1 引言42
• 4.2 腐蚀浸泡实验42-56
• 4.2.1 焊缝腐蚀实验42-43
• 4.2.2 复配缓蚀剂(A)在氯化钠介质中对铝和铁缓蚀效果研究43-45
• 4.2.3 有机物和无机物在氯化钠介质中对铝和铁缓蚀效果比较研究45-46
• 4.2.4 单组份缓蚀剂(Ⅰ)在氯化钠介质下对铝和铁缓蚀效果研究46-48
• 4.2.5 复配缓蚀剂(B)在氯化钠介质下对铝和铁缓蚀效果研究48-49
• 4.2.6 单组份缓蚀剂(Ⅱ)在氯化钠介质下对铝和铁缓蚀效果研究49-51
• 4.2.7 复配缓蚀剂(C)在氯化钠介质下对铝和铁缓蚀效果研究51-53
• 4.2.8 复配缓蚀剂(D)在氯化钠介质下对铝和铁缓蚀效果研究53-55
• 4.2.9 本章小结55-56
• 4.3 正交实验56-59
• 4.3.1 正交实验设计56-58
• 4.3.2 实验结果与讨论58-59
• 4.4 电镜分析59-60
• 4.5 缓蚀机理分析60-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第五章 结论与展望62-63
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文68-69

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