太陽能鋁合金換熱器緩蝕劑研究

【摘要】：太陽能循環(huán)系統(tǒng)中的管道是由多種金屬制成,最為普遍的材質(zhì)是碳鋼和鋁合金。太陽能用鋁合金換熱器通過連接管與集熱器組成閉式系統(tǒng),由于換熱器內(nèi)裝有防凍液,長期的工作極易引起換熱器和其他管道的腐蝕,從而降低熱水器的使用壽命。 為了避免防凍液長期工作引起的材質(zhì)腐蝕,在防凍液中還應(yīng)加入緩蝕劑,達(dá)到防緩蝕的效果。因此,本課題主要針對(duì)太陽能用鋁合金換熱器開展研究工作,利用緩蝕技術(shù),提高換熱器的耐蝕性,從而延長換熱器的使用壽命,保證太陽能熱水器的正常、安全使用,減少因換熱器破環(huán)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。本課題模擬海水條件對(duì)鋁合金腐蝕與防護(hù)進(jìn)行研究,對(duì)于保證和提高換熱器在太陽能系統(tǒng)中的使用壽命具有重要的意義。 本文采用失重法和電化學(xué)方法對(duì)40余種緩蝕物質(zhì)在3.5%NaCl溶液中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)篩選,著重研究對(duì)鋁緩蝕效果顯著的有機(jī)物,利用有機(jī)物之間的協(xié)同作用,通過正交實(shí)驗(yàn)復(fù)配出緩蝕效果優(yōu)良的復(fù)配緩蝕劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,含巰基的雜環(huán)化合物(2-巰基苯并噻唑,2-巰基苯并惡唑,2-巰基苯并咪唑)對(duì)7075鋁合金的緩蝕作用無貢獻(xiàn),含氮的雜環(huán)化合物對(duì)7075鋁合金緩蝕作用明顯。復(fù)合緩蝕劑的緩蝕效果優(yōu)于單組分的緩蝕效果。巴比妥酸和吐溫80單獨(dú)使用對(duì)鋁存在較好的緩蝕作用,但作為復(fù)配緩蝕劑中的添加物時(shí)則沒有貢獻(xiàn)。而CeCl3單獨(dú)使用時(shí)對(duì)鋁合金沒有明顯抑制作用,但作為復(fù)配緩蝕劑中的添加物時(shí)有較好的緩蝕作用。因此,本實(shí)驗(yàn)推薦的最優(yōu)的緩蝕劑配方為苯駢三氮唑1.5g/L,2-氨基吡啶0.1g/L,氯化鈰0.5g/L 由于緩蝕劑在實(shí)際應(yīng)用中存在適用范圍窄、水溶性差和對(duì)環(huán)境不友好等問題,本文需要復(fù)配出一種既對(duì)鋁有良好緩蝕作用,又對(duì)鐵有良好緩蝕作用的緩蝕劑。因此,根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況,試驗(yàn)選用BTC245R碳鋼和7075鋁合金作為研究對(duì)象,在研究鋁緩蝕劑的基礎(chǔ)上,希望通過大量試驗(yàn),研制出對(duì)鐵和鋁材質(zhì)設(shè)備都有良好緩蝕作用的復(fù)配緩蝕劑。本文采用腐蝕浸泡法、正交實(shí)驗(yàn)法和電鏡掃描技術(shù)對(duì)30余種緩蝕物質(zhì)在3.5%NaCl溶液中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)篩選。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CeCl3參與復(fù)配時(shí)對(duì)鋁有較好的緩蝕作用,對(duì)鐵沒有緩蝕作用,反而加重鐵的腐蝕。聚丙烯酸鈉單獨(dú)使用時(shí)可以使鋁腐蝕均勻,卻會(huì)增加鋁失重量。苯駢三氮唑、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、肉桂醛、吐溫80和聚乙烯吡咯烷酮等五種物質(zhì)復(fù)配后,表現(xiàn)出較好的協(xié)同作用,對(duì)鋁試樣和鐵試樣都有較好的緩蝕作用。因此,本實(shí)驗(yàn)推薦的最優(yōu)鋁/鐵兼容緩蝕劑配方為苯駢三氮唑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、吐溫801.0～1.5mL/L。 【關(guān)鍵詞】：鋁合金 點(diǎn)蝕 緩蝕劑 有機(jī)化合物 鐵
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG174.42;TK513
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 選題的目的與意義8-9
• 1.2 緩蝕劑的概述9-12
• 1.2.1 緩蝕劑的定義9-10
• 1.2.2 緩蝕劑的協(xié)同作用10
• 1.2.3 緩蝕劑的分類10
• 1.2.4 緩蝕劑的工作機(jī)理10-12
• 1.3 緩蝕劑國內(nèi)外相關(guān)課題的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國內(nèi)外鋁合金緩蝕劑的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 鋁合金緩蝕劑研究存在的不足14-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法16-20
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備16
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法16-20
• 2.2.1 失重法16-17
• 2.2.2 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法17-18
• 2.2.3 電鏡分析實(shí)驗(yàn)手段18-20
• 第三章 緩蝕劑對(duì)鋁合金腐蝕行為的影響20-42
• 3.1 鋁合金在不同緩蝕劑中的浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)20-28
• 3.1.1 氯化鈉條件下鋁合金的高溫腐蝕研究20-21
• 3.1.2 添加硫酸的氯化鈉條件下鋁合金的高溫腐蝕研究21-23
• 3.1.3 復(fù)配緩蝕劑(Ⅰ)在氯化鈉條件下鋁合金的中溫腐蝕研究23-25
• 3.1.4 復(fù)配緩蝕劑(Ⅱ)在氯化鈉條件下鋁合金的中溫腐蝕研究25-26
• 3.1.5 復(fù)配緩蝕劑(Ⅲ)在氯化鈉條件下鋁合金的中溫腐蝕研究26-28
• 3.1.6 腐蝕浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論28
• 3.2 鋁合金在不同緩蝕劑中的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)28-32
• 3.2.1 氯化鈉條件下鋁合金緩蝕劑的極化曲線28-32
• 3.2.2 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32
• 3.3 電鏡分析32-35
• 3.3.1 材料表面電鏡分析32-34
• 3.3.2 顯微分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論34-35
• 3.4 正交實(shí)驗(yàn)35-39
• 3.4.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)35-37
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-39
• 3.5 緩蝕機(jī)理分析39-41
• 3.5.1 單組分緩蝕劑緩蝕機(jī)理分析39-41
• 3.5.2 復(fù)合緩蝕劑緩蝕機(jī)理分析41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 鋁/鐵兼容緩蝕劑實(shí)驗(yàn)研究42-62
• 4.1 引言42
• 4.2 腐蝕浸泡實(shí)驗(yàn)42-56
• 4.2.1 焊縫腐蝕實(shí)驗(yàn)42-43
• 4.2.2 復(fù)配緩蝕劑(A)在氯化鈉介質(zhì)中對(duì)鋁和鐵緩蝕效果研究43-45
• 4.2.3 有機(jī)物和無機(jī)物在氯化鈉介質(zhì)中對(duì)鋁和鐵緩蝕效果比較研究45-46
• 4.2.4 單組份緩蝕劑(Ⅰ)在氯化鈉介質(zhì)下對(duì)鋁和鐵緩蝕效果研究46-48
• 4.2.5 復(fù)配緩蝕劑(B)在氯化鈉介質(zhì)下對(duì)鋁和鐵緩蝕效果研究48-49
• 4.2.6 單組份緩蝕劑(Ⅱ)在氯化鈉介質(zhì)下對(duì)鋁和鐵緩蝕效果研究49-51
• 4.2.7 復(fù)配緩蝕劑(C)在氯化鈉介質(zhì)下對(duì)鋁和鐵緩蝕效果研究51-53
• 4.2.8 復(fù)配緩蝕劑(D)在氯化鈉介質(zhì)下對(duì)鋁和鐵緩蝕效果研究53-55
• 4.2.9 本章小結(jié)55-56
• 4.3 正交實(shí)驗(yàn)56-59
• 4.3.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)56-58
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論58-59
• 4.4 電鏡分析59-60
• 4.5 緩蝕機(jī)理分析60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-63
• 5.1 結(jié)論62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-69

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