阅读说明：本技术 一种铁基缓蚀剂及其在铁基材酸洗液中的应用 (Iron-based corrosion inhibitor and application thereof in iron-based material pickling solution ) 是由 李元勋 王桂娟 陶志华 苏桦 陆永成 韩莉坤 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于铁基材除锈酸洗/微蚀处理领域,具体提供一种铁基缓蚀剂及其在铁基材酸洗液中的应用。本发明采用罗丹明衍生物(罗丹明B化合物、罗丹明6G化合物)作为缓蚀剂,应用于铁基材酸洗液中,酸洗液中酸液为硫酸或盐酸的一种或两种的组合,配制得具有缓蚀效果的铁基材酸洗液；该酸洗液中作为缓蚀剂的罗丹明衍生物用量少,且缓蚀效率高、可达到80-99％,缓蚀性能稳定,在不同的温度和浓度下均具有良好的缓蚀性能；同时,由于罗丹明衍生物作为荧光探针的一种,具有特殊的内酰胺结构和优良的荧光性能,成为了理想的荧光探针母体,使得本发明适合酸液中铁基体材料的保护的同时便于探测电子电器封装表面微纳米级缺陷或酸液输送管道的泄漏微孔检测。(The invention belongs to the field of iron-based material rust removal pickling/microetching treatment, and particularly provides an iron-based corrosion inhibitor and application thereof in an iron-based material pickling solution. The invention adopts rhodamine derivatives (rhodamine B compounds and rhodamine 6G compounds) as corrosion inhibitors, is applied to iron base material pickling solution, and prepares the iron base material pickling solution with corrosion inhibition effect, wherein the acid solution in the pickling solution is one or the combination of sulfuric acid and hydrochloric acid; the amount of rhodamine derivative used as a corrosion inhibitor in the pickling solution is small, the corrosion inhibition efficiency is high and can reach 80-99%, the corrosion inhibition performance is stable, and the pickling solution has good corrosion inhibition performance at different temperatures and concentrations; meanwhile, the rhodamine derivative is used as one of the fluorescent probes, has a special lactam structure and excellent fluorescent property, and becomes an ideal fluorescent probe matrix, so that the rhodamine derivative is suitable for protecting iron matrix materials in acid liquor and is convenient for detecting micro-nano defects on the packaging surface of electronic appliances or leakage micropores of an acid liquor conveying pipeline.)

一种铁基缓蚀剂及其在铁基材酸洗液中的应用

技术领域

本发明属于铁基材除锈酸洗/微蚀处理领域，具体为一种铁基缓蚀剂及其在铁基材酸洗液中的应用。

背景技术

铁金属是工业部门不可或缺的金属材料，铁与少量的碳制成合金钢，磁化之后不易去磁，是优良的硬磁材料。室温下导电性能优良的LSCO(La_0.6Sr_0.4CoO₃)可作为厚膜电阻浆料的功能相材料，取代传统的钌和银系等贵金属电阻浆料，LSCO热膨胀系数为13.7×10^-6/K，与不锈钢基板的11.0×10^-6/K较为接近，因此LSCO可作为铁基厚膜电阻浆料的功能相材料。此外，在石油、化工生产流程中离不开各种酸，而各种酸对金属的腐蚀性极大，大量酸腐蚀液严重腐蚀着设备、管路及管件阀门等，从而缩短设备管道的使用寿命，并导致物料泄漏甚至严重威胁人民群众的人身安全。以腐蚀液硫酸为例，碳钢、不锈钢都不能很好的抗腐蚀性，通常选用衬里管道，如钢衬塑料管道输送腐蚀液，温度不可过高，此外内衬塑料容易发生“抽瘪”现象导致管道堵塞，在使用过程中铁质外壳与酸液接触，造成管道腐蚀漏液现象。

目前，腐蚀液中铁基缓蚀剂大部分为***类及氨基酸、咪唑类等衍生物。如M.Zerfaoui等人采用失重法、极化曲线法和交流阻抗研究了甘氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、精氨酸和蛋氨酸等几种氨基酸在pH＝5的柠檬酸中对铁的缓蚀作用。H.Ashassi-Sorkhabi等人用动电位极化曲线法测定了丙氨酸、甘氨酸和亮氨酸等三种氨基酸在盐酸中对碳钢的缓蚀作用。中国专利CN 107459473 B公布了一种用于钢铁酸洗的蛋氨酸衍生物缓蚀剂及其合成方法。

罗丹明类化合物由于其激发和发射波长都位于可见光区域等特点，被广泛应用在生物、分析化学等方面；同时作为一种优良的荧光染料，也被用做荧光团，应用在探针分子的设计当中。如中国专利CN 109211929 A公开了一种电子电器封装缺陷的检测方法，使用荧光溶液或荧光气体渗透的方式，探测电子电器封装表面的缺陷；中国专利CN 109211928A公开了一种芯片表面膜层缺陷的检测方法，包括将配置好的渗透剂置于无光处保存，所述渗透剂为纳米级别的荧光溶液或荧光气体，将所述样品放置于渗透剂中，使荧光分子充分渗入样品的缺陷内，取出样品、清洗并烘干，观测样品并获取样品上纳米级以上的缺陷。由此可见，罗丹明B、罗丹明6G广泛应用于荧光溶液中，上述发明专利中均将其作为荧光渗透剂，其在紫外线灯照射下产生明亮的黄绿色荧光显示，灵敏度高。

另外，在微电子封装工序中，通常采用金属(不锈钢或贵金属)或非金属材料(如环氧树脂、陶瓷、玻璃)等材料对进行封装，其目的是使得封装组件内的元器件在运行或运输期间获得良好的密封性能从而延长其电气性能，而封装工艺及材料不妥往往会导致器件表面膜层产生针孔或微裂纹等缺陷，成为潮气和腐蚀性离子入侵的快速通道，导致样品失效。目前对元器件及其封装表面膜层缺陷的定位方法主要以光学显微镜/扫描电子显微镜/着色法渗透探伤/酸腐蚀等方法为主，但是这些方法均存在不足，尤其是针对微纳米级缺陷的定位较为困难。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中铁基材腐蚀液中加入缓蚀剂对金属基材保护的同时，提供一种用于铁基材器件针孔或微裂纹等缺陷的酸性及含油环境检测的方法，或为铁基材送液管道提供酸液铁材料缓蚀剂的同时提供一种漏液的示踪剂的高效、廉价检测方法。与现有技术相比，本发明提出了使用酸性荧光溶液或荧光气体渗透的方式，探测电子电器封装表面的缺陷或酸液输送管道的泄漏微孔。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铁基缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂为酚类化合物，具体为罗丹明B化合物、罗丹明6G化合物中的一种或两种。

进一步的，所述罗丹明B化合物的分子结构为：

所述罗丹明B化合物的分子结构为：

采用上述铁基缓蚀剂的铁基材酸洗液，其特征在于，所述酸洗液包括酸液和缓蚀剂；其中，所述缓蚀剂的量为10^-6～10^-3mol/L；所述酸液为强酸、浓度为0.5～3mol/L。

进一步的，所述强酸为硫酸、盐酸中的一种或两种。

本发明的有益效果在于：

本发明采用罗丹明衍生物(罗丹明B化合物、罗丹明6G化合物)作为缓蚀剂，应用于铁基材酸洗液中，酸洗液中酸液为硫酸或盐酸的一种或两种的组合，配制得具有缓蚀效果的铁基材酸洗液；该酸洗液中作为缓蚀剂的罗丹明衍生物用量少，且缓蚀效率高、可达到80-99％，缓蚀性能稳定，在不同的温度和浓度下均具有良好的缓蚀性能；同时，由于罗丹明衍生物作为荧光探针的一种，具有特殊的内酰胺结构和优良的荧光性能，成为了理想的荧光探针母体，使得本发明适合酸液中铁基体材料的保护的同时便于探测电子电器封装表面微纳米级缺陷或酸液输送管道的泄漏微孔检测。

附图说明

图1为实施例1电化学阻抗谱测试所得奈奎斯特图。

图2为实施例1动电位极化曲线测试所得动电位极化曲线图。

图3为实施例2电化学阻抗谱测试所得奈奎斯特图。

图4为实施例2动电位极化曲线测试所得动电位极化曲线图。

图5为实施例3电化学阻抗谱测试所得奈奎斯特图。

图6为实施例3动电位极化曲线测试所得动电位极化曲线图。

图7为实施例4电化学阻抗谱测试所得奈奎斯特图。

图8为实施例4动电位极化曲线测试所得动电位极化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明按照GB10124－88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行失重试验，失重实验使用的铁基材料(99％)尺寸为30mm×15mm×15mm，并以未添加任何缓蚀剂的酸液配方作为空白对照。

电化学实验使用CHI760E电化学工作站，采用三电极体系，大面积铂片(20mm×20mm)为辅助电极，带有毛细管的饱和硫酸亚汞电极为参比电极，有效直径1cm的紫铜(99.999％)及有效直径1.5cm的Q235碳钢分别作为工作电极；极化曲线测试的扫描速率为1mV/s，扫面范围为-250mV～+250mV；交流阻抗(EIS)测试采用正弦波作为激励信号，振幅为5mV，扫描频率为100kHz～1mHz。

实施例1

本实施例提供一种铁基材酸洗液：酸液为稀硫酸：0.5mol/L，酸液用量为1L，加入罗丹明6G 10^-3mol/L，罗丹明B 10^-6mol/L，在25℃条件下将清洗干燥后的Q235钢材浸没在酸处理液中失重实验浸没8小时；电化学测试浸泡1小时。

通过失重试验测试获得的最高缓蚀效率为89.1％；电化学阻抗谱测试结果显示缓蚀效率为94.9％，如图1所示；动电位极化曲线测试结果显示缓蚀效率为95.3％，如图2所示；酸处理液中缓蚀剂显示为高效的缓蚀剂。

实施例2

本实施例提供一种铁基材酸洗液：酸液为稀硫酸：0.5mol/L、稀盐酸：0.1mol/L和少量植物油，酸液用量为1L，加入罗丹明6G 10^-3mol/L，罗丹明B 10^-5mol/L，在35℃条件下将清洗干燥后的Q235钢材浸没在酸处理液中失重实验浸没8小时；电化学测试浸泡1小时。

通过失重试验测试获得的最高缓蚀效率为87.4％；电化学阻抗谱测试结果显示缓蚀效率为89.1％，如图3所示；动电位极化曲线测试结果显示缓蚀效率为88.2％，如图4所示；酸处理液中缓蚀剂显示为高效的缓蚀剂。

实施例3

本实施例提供一种铁基材酸洗液：酸液为稀硫酸：浓度为0.5mol/L，酸洗液用量为2L，加入罗丹明6G 10^-3mol/L，罗丹明B 10^-4mol/L，在45℃条件下将清洗干燥后的Q235钢材电极浸没在酸处理液中浸泡30分钟后进行电化学测试。

电化学阻抗谱测试结果显示缓蚀效率为89.8％，如图5所示；动电位极化曲线测试结果显示缓蚀效率为92.2％，如图6所示；酸处理液中缓蚀剂显示为高效的缓蚀剂。

实施例4

本实施例提供一种铁基材酸洗液：酸液为稀硫酸：0.5mol/L和适量植物油，酸液用量为2L，加入罗丹明6G 10^-3mol/L，在25℃条件下将清洗干燥后的Q235钢材浸没在酸处理液中失重实验浸没6小时；电化学测试浸泡30分钟。

通过失重试验测试获得的最高缓蚀效率为90.2％；电化学阻抗谱测试结果显示缓蚀效率为93.7％，如图7所示；动电位极化曲线测试结果显示缓蚀效率为94.2％，如图8所示；酸处理液中缓蚀剂显示为高效的缓蚀剂。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。