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·1008· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

小。这是由于缓蚀剂在钢表面牢固吸附所致 [12] 。弥 化不明显，阴、阳极极化曲线移至更低的电流方向，
散指数（n）变化不大，表明电极反应过程未发生改 暗示 PBA 是一种同时抑制阴、阳极腐蚀的混合型缓
变，应为电化学控制过程 [13] 。缓蚀率随 PBA 质量浓 蚀剂 [16] 。随着 PBA 质量浓度的增加，腐蚀电流密度
度的增加而增加，表明 PBA 分子首先吸附在钢表面 （i corr ）急剧下降，缓蚀率逐渐增高，在 PBA 质量
并覆盖了电极表面的一些部位，并且它们可能在钢 浓度为 80 mg/L 时，缓蚀率高达 97.27%，这表明缓
+
表面形成了单分子层使得钢表面免受 H 腐蚀 [14] 。 蚀剂在电极工作表面形成了一层致密的保护膜，阻
+
碍了 H 向电极表面靠近，进而有效提高了缓蚀效果 [17] 。
表 1 不同 PBA 质量浓度下 Q235 钢的阻抗拟合参数 2.3 吸附等温线测试
Table 1 Impedance parameters of Q235 carbon steel at
various PBA mass concentrations 缓蚀剂通过在金属表面吸附来阻碍酸性介质对
2 2 2 金属的腐蚀。吸附热力学参数解释了缓蚀剂分子之
ρ/(mg/L) R s/(Ω·cm ) R ct/(Ω·cm ) C dl/(μF/cm ) n η/%
空白 0.63 4.7 543.3 0.80 – 间的相互作用及它们与金属表面的相互作用。假设
10 0.85 60.6 328.3 0.72 91.79 PBA 分子在 Q235 钢表面的吸附符合 Langmuir 吸附
20 0.79 65.4 312.6 0.68 92.81 等温式：
40 1.01 79.0 279.5 0.71 94.05 / 1 c   / K ads  c （5）
60 1.15 118.4 232.8 0.65 96.03 式中：c 为缓蚀剂浓度，mol/L；θ 为表面覆盖度；
80 1.34 148.8 201.5 0.69 96.84 K ads 为吸附平衡常数，L/mol，K ads 与吸附吉布斯自
由能 ΔG ads的关系如下：
0
2.2.2 极化曲线测试
 
K 1/ 55.5 exp    G 0 / RT （6）
30 ℃下，Q235 钢片在含不同质量浓度 PBA 的 ads ads
1 mol/L 盐酸溶液中的极化曲线见图 4，相关极化参 式中：55.5 为溶剂水的浓度，mol/L；R 为标准气体
数见表 2。 常数，J/(mol·K)；T 为绝对温度，K。
基于失重测试的数据，在不同温度下对 c/θ 和 c
作图并作线性拟合，如图 5 所示。可见，4 条不同
温度下的直线斜率和相关系数几乎等于 1，暗示了
PBA 在碳钢表面的吸附符合 Langmuir 吸附等温式。
Langmuir 吸附等温线的密切相关性表明，缓蚀剂分
子通过形成吸附膜而吸附在碳钢表面，该吸附膜保
护碳钢免受酸液腐蚀。表 3 为 K ads 和 ΔG ads的计算
0

图 4 Q235 钢在不同质量浓度 PBA 溶液中的极化曲线
Fig. 4 Polarization curves of Q235 steel at various PBA
mass concentrations

表 2 不同 PBA 质量浓度下 Q235 钢的极化参数
Table 2 Polarization parameters of Q235 carbon steel at
various PBA mass concentrations

2
ρ/(mg/L) E corr/mV i corr/(μA/cm ) β a/(mV/dec) β c/(mV/dec) η/%
空白 434 108.4 115.1 131.5  图 5 Langmuir 等温式拟合线
10 433 9.7 125.8 137.1 91.05 Fig. 5 Langmuir absorption isotherm fitting line

20 430 7.1 121.3 135.2 93.41 表 3 不同温度下 PBA 在 Q235 钢表面的吸附参数
40 441 6.2 119.7 133.1 94.31 Table 3 Adsorption parameters of Q235 carbon steel for
60 436 3.9 120.3 140.7 96.36 PBA at different temperatures
80 441 3.0 122.8 129.7 97.27 0 0 ΔS ads/
0
ΔG ads/
ΔH ads/
K ads/
θ/℃ (L/mol) (kJ/mol) (kJ/mol) 〔J/(mol·K)〕
由图 4 和表 2 可见，所有的阴、阳极极化曲线
30 502513 44.61 135.4
几乎平行，且阴、阳极曲线斜率（β c、β a ）基本没有
40 500000 43.17 126.5
变化，这表明不同质量浓度缓蚀剂的添加未改变腐 50 480769 47.34 3.58 135.5
蚀反应机理 [15] 。添加 PBA 后，腐蚀电位（E corr ）变 60 446429 45.72 126.5