摘要
10#碳钢在塑性韧性以及焊接性能方面都具有优异性能常应用在工业领域。硫酸和盐酸常作为碳钢的化学清洗剂，但酸对碳钢的腐蚀危害严重，会带来经济损失及生产事故，所以一直是科研人员关注的领域。在工业化学酸洗过程中，常添加缓蚀剂对金属进行保护。但传统缓蚀剂毒性大、对环境污染严重会对环境生态及人类的健康带来巨大危害。离子液体因其含有杂原子（N、O、S），杂环结构，已成为良好的潜在缓蚀剂。近年来，关于离子液体作为酸洗缓蚀剂的研究报道较多，但关于离子液体在不同酸中的防腐性能差异及抑制腐蚀机理的探究甚少。因此本研究首先制备合成了[C16DMIM][PF6]离子液体，其次针对1MHCl和1MH2SO4两种酸洗环境下，本工作通过失重法、电化学测试、扫描电镜测试，量子化学及分子动力学模拟法系统研究了[C16DMIM][PF6]对10#碳钢的腐蚀抑制性能。最终为了解决离子液体在H2SO4中缓蚀性能差等问题，本工作选取了CH2O、CH4N2S及KI对[C16DMIM][PF6]进行复配协同改良，并利用一系列方法系统研究了H2SO4溶液中，复配缓蚀剂对10#碳钢的协同缓蚀行为。相关研究内容和结论如下： （1）静态失重实验和扫描电镜表征说明，离子液体缓蚀剂能很好地吸附在碳钢表面，[C16DMIM][PF6]的浓度越大，10#碳钢的腐蚀速率越小，离子液体对碳钢的保护能力越强，相比于H2SO4环境，碳钢在含有缓蚀剂的HCl溶液中具有更强地保护力，缓蚀剂在不同酸中的保护能力不同，且对用HCl中的碳钢保护作用更好。 （2）电化学阻抗和极化测试结果表明，[C16DMIM][PF6]为混合抑制型缓蚀剂，在两种酸溶液中，随着离子液体的浓度增加，碳钢的腐蚀电流密度Icorr降低，相反，钢表面的电荷转移电阻Rct显著增大，说明ILs的缓蚀率不断增大，保护作用显著，电化学测试和静态失重的结果一致，同样从电化学结果发现在含ILs的HCl溶液中，碳钢会更加耐蚀。 （3）量子化学计算和分子动力学计算结果发现ILs缓蚀剂主要通过含有π键的咪唑环与碳钢表面相互作用。 （4）吸附热力学计算结果表面，ILs在两种酸体系的吸附都遵循Langmuir吸附等温模型，计算所得的?G0ads均为负值，说明吸附是自发的，均有物理和化学吸附的参与。 （5）经过失重和电化学测试等一系列方法对复配缓蚀剂性能研究结果表明，三种复配剂均能和ILs产生协同作用，其中协同效果的顺序依次为KI＞CH4N2S＞CH2O。量子化学计算结果与实验结果一致，证实缓蚀效果与分子能带（?E）有关，?E越小，缓蚀效果越好。
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