Applied Surface Science︱蜂胶于铜表面的绿色缓蚀探索

2018-01-17 09:45:35 作者：本网整理来源：材料前沿科技分享至：

前言

在过去的几十年中，已经有大量的合成化合物被报道作为保护铜及其合金免受腐蚀的有效抑制剂。其中有几种无机抑制剂（即铬酸盐，钼酸盐和四硼酸盐），但更常见的是各种有机物质，如三唑（即苯并三唑），噻二唑，咪唑，氨基酸，吩噻嗪，席夫碱和抗菌药物。尽管这些化学品中的许多具有优异的防腐性能，但其使用受到限制，主要是由于合成昂贵及环境不友好（有毒）。蜂产品（即蜂蜜和蜂胶）是可以有效地用于保护金属和合金免受腐蚀的其他天然材料，蜂蜜在铜，锡，铝，碳钢，锌，铝，镁，硅和铜镍铁合金上的良好的防腐效果。蜂胶目前已经确定了160多种组分，其中以酚类化合物（包括类黄酮）为主要成分，最近的研究证明使用蜂胶的乙醇提取物在中性和接近中性的氯化物介质中在钢表面形成保护性涂层的可能性。

罗马尼亚1 Decembrie 1918大学Simona Varvara等使用多尺度电化学技术，即动电位极化，电化学阻抗谱和扫描振动电极技术测量，评价了含有Na2SO4和NaHCO3的弱酸性溶液（pH=5）中天然蜂胶对青铜腐蚀的抑制作用。

结果与讨论

（1）蜂胶在pH5的弱酸性溶液中对青铜锈蚀具有良好的抑制性能；其抑制效率随着浸泡时间的增加而增加，蜂胶浓度增加至100ppm为最佳值。

（2）动电位极化测量揭示，与对应于空白腐蚀性溶液的Ecorr值（表1）相比，蜂胶存在下的腐蚀电位向更正的值移动。在500ppm抑制剂的存在下，获得在62-64mV范围内的Ecorr值的最大位移。这种行为表明，蜂胶作为混合型抑制剂蜂胶可以被分类为混合型抑制剂。

（3）电化学阻抗测定结果证明，浸泡数小时后蜂胶的存在具有很好的保护作用，并且在时间内保持稳定。在所研究的实验条件下，在含有抑制剂的电解质暴露约12小时后，通过添加100ppm的蜂胶，获得了在98.9％的范围内的最大抑制效率，进一步增加的蜂胶浓度使其抑制性能略有下降。

（4）蜂胶对铜蜂胶的腐蚀抑制作用很可能是蜂胶中存在的各种酚类化合物通过其官能团中的氧原子和芳环吸附而来，这已被红外光谱证实。蜂胶成分在青铜器表面的吸附符合Langmuir吸附等温线模型。

（5） SVET测量表明，在蜂胶存在下，青铜腐蚀大大减少。由此获得暴露的金属表面的相当均匀的覆盖，有效地保护金属免受腐蚀微电池的局部形成。蜂胶在12小时的处理过程中对青铜产生的保护作用导致形成表面层，即使在从测试电解质中除去抑制剂之后，该表面层也继续为金属提供保护。

（6）通过SEM-EDX和AFM进行表面分析的结果证实，蜂胶能够通过在金属表面上形成致密且均匀的表面层而延缓青铜腐蚀。

（7）通过AFM监测磨损和抛光处理后的青铜样品的形貌，由于蜂胶吸附而在表面产生形貌变化，表面层光滑（平均粗糙度由31.8 nm降到23.4nm），且研磨和抛光线也不明显。表明此蜂胶与青铜相互作用形成致密均匀的表层。

（8）通过分光光度法测定，所研究的1％蜂胶溶液的总酚含量为284.56±5.8mg mL-1总多酚和267.54mg mL-1黄酮/黄酮醇；通过HPLC-DAD测定蜂胶溶液中的酚酸和类黄酮化合物。在研究的蜂胶溶液中确定的单个酚酸和类黄酮示于图11和表3中。蜂胶样品中鉴定出的最丰富的化合物含有独立电子对的氧原子和具有非定域电子的芳香环，这使得它们能够吸附在金属表面上形成保护层，从而延缓了腐蚀过程。