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研究得到铵盐、钙和钼的添加对磷酸盐的影响

关键词：传统反应，防腐涂料，磷酸铝盐，改性磷酸铝盐

摘要：铵盐，钙和钼的添加对于磷酸盐性质的影响的研究得到了证实。试剂的基质(NH4)2HPO4, CaCO3, (NH4)6Mo7O24·4H2O ，氨水，以及非晶态的氢氧化铝，都在实验中用到了。一个对结果有影响的参数，如反应的时间，和盐的浓度，会对产品的性质产生影响。计划统计软件statistica 10用来计划和评估实验。基于统计评估计划的研究计划部分因子设计三个层次。工艺参数可以获得的材料预期的物理化学性质测定。

铝、钙和钼在产品的含量决定了使用icp - aes技术。磷酸盐和氨内容是分别通过分光光度法和离子选择性电极猎户座11-35类型。获得材料的相组成进行了研究使用XRD分析。比表面积的计算选择方法和粒子的大小由LSM决定。塔菲尔实验低碳钢(沉浸在一个磷酸水溶液提取在3.5 wt %氯化钠解决方案)进行。钢铁腐蚀产物以及测试考察了磷酸盐意味着与寒冷的场发射扫描电子显微镜加上能量色散x射线分析仪。单个组件的含量的范围在10.52 - -16.33 wt %(Al),10.59 -18.54 wt %(Ca),0.59 - -5.28 wt %(Mo),0.1 - -4.91 wt %(NH3)和6.97 - -23.4 wt %(P2O5)。产品是具有不同的物理化学参数。产品的表面积的范围从6到63 m2 / g而油的吸收率是36-71g/100克,而产品的平均粒径达到221 - 319 nm。塔菲尔测试显示明显高防腐铝的性质与铵磷酸盐改性、钙、钼相比商业铝磷酸和磷酸锌相比。

简介

最广泛的金属材料的保护方法基于有机粘结剂与防腐油漆覆盖。效果取决于化学或电化学的方法
防腐涂料与金属衬底的反应腐蚀介质渗透在整个层的存在有机涂层[1]。提出了几种方法近年来生产涂料揭示加强防腐属性[2-6]。一个有效的方法来改善将有机涂层的防护性能无机防腐颜料属于电化学类。电化学类作为一个杰出的代表，然而铬酸盐为基的颜料已经被报道[7-11]。由于增加了对环境的担忧和人类健康保护他们的使用已经被严重限制。涂料的市场需要增加消费,渴望一个新的有趣的彩色涂料,和许多的已经被证实的涂料含有有毒元素(如铅、铬、某人,Cd,Se),已经打开了的发展对环境友好型的新鲜涂料产品[12，13]。不同的防腐颜料被利用,以提高防护性能有机涂料。尺寸、形状、表面改性和化学色素的合成是影响腐蚀抑制活动的重要参数[14]。使用的无机颜料释放腐蚀抑制能力是一个重要的物种实现一个可靠的和持久的防腐方法性能。限制使用对环境保护有问题的有毒颜料,因此,新一代的色素,如磷酸锌、钼、钙和铝开发并广泛用作防锈颜料。然而,环境法规处理重金属变得更严格所以发展的高效、环保颜料是必需的[15-17]。

尽管与钙或磷酸铝修改[22]以及铵合成基于各种填料钼化合物(基本基本钼酸锌、钙钼酸锌、钼磷酸盐)[23]已经成功应用于保护涂层成分钢衬底,但是铝磷酸盐包含的腐蚀抑制属性是铵、钙和钼所无法在同一描述层次上企及的。提出的目的是为了准备过程铝磷酸盐中添加铵钙、钼通过动电位偏振技术调查他们的钢铁腐蚀抑制效率。制备工艺参数的影响在一些物理化学性质的产品,如化学成分、吸油和比表面积决定。基于塔费尔测试结果腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率对钢铁沉浸在磷酸在氯化钠水溶液提取计算和介绍。

实验

步骤

研究铝磷酸盐的合成改性铵,钙和钼进行了实验计划和分析的基础上根据三级3(kp)分数的阶乘设计9种实验使用常规方法。过程的独立变量是x1-反应时间(60 30分钟)和x2-the总浓度的盐达到50 10 wt %。多个因变量准备产品的理化性质被定义为:内容与(y1),Ca2 (y2)Mo6 (y3)、NH3(y4),P2O5(y5),比表面积SBET(y6),吸油(y7)和平均粒径(y8)。实验的目的(根据既定计划执行)来确定部分设计3个层次的重要研究参数和影响因素正确的输入值使获得预期的产品属性[18]。阶乘计划并从实验中获得的结果总结在表1所示。

样品制备

试剂级底物 (99%, POCH, 波兰): Al(NO3)3, KOH,(NH4)2HPO4, CaCO3, (NH4)6Mo7O24·4H2O, 水性氨(25 wt% of NH3) 还有新制备的 Al(OH)3 在实验中被使用到了。氢氧化铝沉淀在硝酸铝的反应与氢氧化钾在pH = 7.5[19]。铝 3的摩尔比率:Ca2 : Mo6 : PO43在反应混合物0.66:0.33:0.33:1和反应介质的pH = 6标准条件。在恒定的搅拌速度中暂停氢氧化铝和碳酸钙给到磷酸铵盐和钼酸铵解决方案。暂停反应物与一个合适的pH值在一个玻璃反应器和治疗30 - 90分钟。获得沉淀是分开的使用真空过滤母液,紧随其后的是三重洗涤用蒸馏水(重量比液体的固相3:1)。最后,获得的产品是干燥在70℃下干燥了3小时的。

防腐性能的改性磷酸铝冷轧钢材研究通过动电位极化技术，比较两个商业防腐颜料,即三聚磷酸二氢铝(Rima-Cor ZFM,古斯塔夫Grolman,德国)和磷酸锌(FC-M2,Złoty斯多克,波兰)已经被测试过。

样品描述

铝的含量、钙和钼产品是由icp - aes技术所确定的(5300 DV最适条件,珀金埃尔默)。磷酸盐和铵含量分别通过分光光度法[19]离子选择电极俄里翁11-35类型[20]。产品的相组成通过了X射线衍射的研究分析(CuKa辐射X Pert PRO飞利浦衍射仪)。吸(每克油需要与100克干颜料均匀粘贴混合)根据PN-EN ISO 787 - 5来决定标准标准[21]。材料的比表面积的测量(SBET)进行使用测微的比表面积分析仪器Quadrasorb SI。N2吸附/解吸的测量实在液态氮气的融化温度下进行的。材料的平均粒径决定通过使用激光扫描显微镜(美国日本基恩士vk - 9700)。磷酸盐的形态是由扫描电子显微镜检查su - 70(日立、日本)。磷酸盐的化学成分决定使用扫描电子显微镜和场发射冷(日立SU8020,分辨能力1.3海里),再加上能量色散x射线分析仪(EDX-Thermo科学)。塔菲尔实验范围从250到500 mV与(OCP(扫描速率0.25 mV s1)作为裸钢衬底时(SEA1008/1010,Q-Panels,Q-Lab欧洲,英格兰)进行使用DC105软件和FAS2 femtostat(美国Gamry)。由于腐蚀电位(自腐蚀电位),腐蚀电流密度(腐蚀电流)和腐蚀速率(P)都通过Echem分析软件(Gamry)测定。钢极化磷酸进行了使用电解质由震动填料(2.5 g)100克3.5 wt %氯化钠水溶液为2 h 1 h 22 h(即两次间隔)。然后暂停离心机(4000 rpm,10分钟),仔细倾析水提物。塔菲尔测试了20 h后的玻璃细胞填充电解质(氯化钠水溶液或磷酸提取)。磷酸腐蚀的抑制效率(h,%)提取计算根据以下方程:

i0和i在哪里代表对钢铁基体腐蚀电流密度分别沉浸在3.5 wt %氯化钠水溶液和水提物的磷酸盐填料。

结果与讨论

产品的相组成进行了研究使用x射线衍射模式。表2总结阶段组成及摩尔比在产品组件。在结晶阶段碳酸钙、CaHPO42H2O CaMoO4,Ca(NH4)2(HPO4)2水(与参考模式JCPDS一致:01-083-0577,01-072-1240,00-029-0351,00-045-1411,分别)被确定。观察到在每个材料无论接受独立变量都产生了碳酸钙CaHPO4·2H2O。此外,无论从盐浓度,更长的反应时间(gt; 60分钟)后CaMoO4,Ca(NH4)2(HPO4)2水化合物还没有被确认为结晶阶段产生的材料。晶体的铵磷酸铝(Al(NH4)3(PO4)2]也没有发现在实验中的准备样品中。然而,上述磷酸盐可能出现在非晶相。x射线
选择材料的衍射模式特征,提出了在表1和2(AP8)是图1所示。材料的主要阶段由二水磷酸氢钙和未反应的碳酸钙。钼酸铵磷酸氢钙水合物和钙中存在少量的材料分析。所有产品含有氮、钙、铝、钼和磷的各种数量。获得材料的化学成分取决于工艺参数(表2)。单个反应物的含量的范围:10.52 ~ -16.33 wt %,10.59 - -18.54 wt % Ca,0.59 - -5.28 wt % Mo,0.1 - -4.91 wt % NH3,6.97和6.97 wt % P2O5。

在这些实验中通过不同的物理化学参数获得的产品特点。表面积(depen-dent变量y6)之内的范围从6到63 m2 / g和吸油石油(y7)是36 - 71 g / 100 g产品,而产品的平均粒径(y8)达到229 - 319 nm(表1)。

为了调查一个独立变量的影响x1(反应时间)和x2(试剂浓度)因变量y1-y8,在对结果进行统计学分析。三个层次的研究进行了方差的输入因素。统计分析预定流程操作的交互变量的近似基于模型与线性特征(左)以及一个二次(Q)。增加的可靠性评价,使结论之间的交互操作参数[18]。统计分析确定对工艺参数有重大影响的属性是磷酸盐。对输入因素的极端值的影响x1,2(独立变量)输出的变化因素y1-6值(因变量)进行评估。分析结果的概率在5%显著性水平等于实验测试的值。为了评估的意义影响的计算获得标准化效应的绝对值(即帕累托图说明检查的影响因素对因变量的过程)。图2给出了反应时间和盐浓度的影响因变量y1-8。发现铝(y1)产品(图中的内容。2)比较短的反应时间(t(L),影响3.514)和较低的盐浓度(3.265 c(L),效果)要高。而钙含量(y2)、钼(y3)和铵(y4)材料不依赖于变量过程参数(图2b-d)。

积极的价值的影响取决于反应时间(t(L)8.276)和盐浓度(c(8.599 L))显示出磷酸含量的产品直接影响了这些参数的值。

物理化学性质的基础上获得磷酸可以统计得出结论,表面积,吸油和颗粒大小不影响反应时间和盐浓度在反应混合物(图2 f-h)。

以图形表示之间的关系研究参数过程的响应面图(即。表面的三维图像对应的因变量)的准备。这样的图表的主要优势是一个精确的陈述评估和响应面形状分析的结果。提出的研究变量在图3 a显现。

图3的分析证实了之前提出的效果和数据在表1和帕累托图图(图2)。图中可以看出低盐浓度和较短的反应时间,产品铝含量越高。另一方面,钙,钼和NH3(根据效果评估)没有明显影响的自变量(统计数据结果得知)。然而,反应表面图(图3b-d)显示低反应时间和反应物浓度对这些成分的内容。反应表面图的分析证实,产品达到最大的磷酸盐含量最高的盐浓度和反应时间(图3 e)。

理化性质分析的统计显示的影响表示独立变量没有显著影响。然而,考虑到响应面图(图3)可以得出的最大粒度的产品对应了最长的反应时间(90分钟)和盐浓度最高(即40wt %和60 wt %)。

考虑反应表面图,展示面积(图3 g),它可以假定之后的表面积的值代表了最高的产品获得最长的反应时间(90分钟)50 wt %浓度的盐。图表的分析提供一个独立变量对准备材料的吸油量的影响的说明,极端的低。

铝磷酸盐改性铵,钙和钼展示的SEM图像如(水提物形式,最好的防腐性能钢衬底)图4所示。这些粉末含有晶体具有不同形状的混合物(片晶,帖子)。对于产品AP3同时观察到显著细长针状粒子;也许是一种结晶的Ca(NH4)2(HPO4)2H2O。

塔菲尔测试结果(即腐蚀电位(自腐蚀电位),腐蚀电流密度(腐蚀电流),腐蚀速率(P)和腐蚀抑制效率(h))的钢沉浸在提取的氯化钠水溶液以及选择磷酸在氯化钠水溶液如表3所示。最好的防腐特性观察AP3(腐蚀电流=0.38 mA/cm2,P=0.004毫米/年),AP1和AP6磷酸(腐蚀电流=0.59mA/cm2,P=0.007毫米/年)(图6),最佳防腐特性观察AP3(腐蚀电流=0.38mA/cm2,P=0.004毫米/年),AP1和AP6磷酸(腐蚀电流=0.59mA/cm2,P=0.007毫米/年)(图6)。此外,需要注意的是,最高的Ecorr值注册对钢铁沉浸在水提物AP3磷酸(574 mV)。此外,需要注意的是,最高的自腐蚀电位值出现对应钢铁沉浸在水提物AP3磷酸(574 mV)中时。有趣的是,大部分的水提物的获得的铵、钙和钼改性的铝磷酸盐表现出较高的腐蚀抑制效率与商业磷酸锌的提取量FC-M2(45%)。尽管AP5(44%)、AP8(34%)和磷酸AP9(248%)的h值达到低于FC-M2,这些结果明显高于商业磷酸铝(Rima-Cor ZFW,4697%)的h值。未接纳的防腐特性Rima-Cor ZFM的磷酸盐的水提取物则表现出一个非常低的pH值(pH = 3.4)[22]。

使用了塔费尔测试结果研究

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