緩蝕劑分類

[db:作者] / 2023-01-09 00:00

緩蝕劑的分類金屬材料或制件在周圍環境介質的作用下，逐漸產生的損壞或變質現象稱為腐蝕。腐蝕給人們帶來巨大的經濟損失，耗竭了寶貴的能源與資源。為使損失降到最低，國內外學者創造和發展了多種防腐蝕措施，其中，緩蝕劑是應用廣泛、效果較顯著的手段之一。

緩蝕劑又稱腐蝕抑制劑，是添加到腐蝕介質中能抑制或降低金屬腐蝕過程的一類化學物質，常用于冷卻水處理、化學研磨、電解、電鍍及酸洗等行業。

緩蝕劑分類

緩蝕劑的種類很多，按照緩蝕劑在金屬表面所形成的保護膜的成膜機理可分為鈍化膜型緩蝕劑，沉淀膜型緩蝕劑，吸附膜型緩蝕劑。有關各類膜的性質和實例見表6-1。

表6-1 緩蝕劑按表面膜的種類分類

①鈍化膜型緩蝕劑又稱氧化膜型緩蝕劑，簡稱鈍化劑，為無機強氧化劑，包括鉻酸鹽(因有毒已被禁用或限制使用)、鉬酸鹽、亞硝酸鹽、鎢酸鹽等。在反應中比較容易被還原的強氧化劑才能作鈍化劑。鈍化劑作用于金屬表面時，將其氧化成一層耐腐蝕的膜，這層膜一般較致密，能使金屬的陽極產生一定的超電壓。所以，鈍化劑是陽極極化劑，對金屬材料起陽極保護作用。鈍化劑一般對可鈍化金屬(鐵族過渡性金屬)有良好的保護作用，而對于不鈍化金屬如銅及其合金、鋅等非過渡性金屬沒有多大效果。

在冷卻水處理中，氧化劑的濃度必須超過臨界鈍化濃度才能實現鈍化，否則有加速腐蝕的傾向。如在氯化物的溶液中，加入不足量的鉻酸鹽往往會引起強烈的局部腐蝕，特別是在金屬的切邊和水線處更易發生，而且有時總的腐蝕量也可能會增加。所以，作氧化劑的緩蝕劑濃度一般要高些。

②沉淀膜型緩蝕劑這類緩蝕劑包括磷酸鹽、硅酸鹽、鋅鹽、苯并噻唑、三氮唑等，低濃度的鉻酸鹽也可通過生成沉淀膜起緩蝕作用，故也屬于沉淀膜型。沉淀膜型的緩蝕劑添加到冷卻水中之后，能與介質中的有關離子(如鈣、鐵、CO32-和OH-等)反應，并在金屬表面上的陰極區形成抑制腐蝕的沉淀膜，該種膜一般要比氧化膜厚，但其致密性和附著力則比氧化膜差得多，所以防腐效果一般比鈍化膜差。為形成完整的沉淀膜，一般要求水中某種特定離子的濃度不能低于某一范圍。如聚磷酸鹽作沉淀膜型緩蝕劑使用時，鈣與聚磷酸鹽之摩爾比應在0.2以上，否則緩蝕效果不好。

此外，只要介質中還存在著能與緩蝕劑組分反應生成沉淀的離子，沉淀膜就會不斷加厚，由此可能造成結垢并引起垢下腐蝕。通常這類緩蝕劑要和去垢劑共同使用，才能有較好的保護效果。多種沉淀膜緩蝕劑同時使用，會在一種膜上再加上另一種膜，或用另一種膜去增強或修補已形成的膜，使防腐效果更佳，這種作用稱為增效作用。

③吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑分子中有極性基團，能在金屬表面吸附成膜，并由其分子中的疏水基團來阻礙水和去極劑達到金屬表面，保護金屬。這類緩蝕劑一般都是有機化合物，包括有機胺、硫醇類、木質素類葡萄糖酸鹽等。大多數吸附膜都是有機緩蝕劑，分子結構中都含有親水基團，如-OH、-NH2、＝NH或≡N和-COOH等，又具有憎水基團，如烷基、苯基等。此類緩蝕劑在冷卻水中分散后，親水基吸附在金屬表面，憎水基向外，因而形成吸附膜，將金屬和腐蝕環境隔開而起緩蝕作用。

按緩蝕劑的化學組成和結構分類，我們常把緩蝕劑分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑兩類。無機緩蝕劑主要有鉻酸鹽/重鉻酸鹽、硝酸鹽/亞硝酸鹽、磷酸鹽/聚磷酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽等；有機緩蝕劑主要有胺類、醛類、膦類、雜環化合物、咪唑啉類等。

按照緩蝕劑的化學組成和結構分類顯然有助于研究合成新的緩蝕劑，確定含有復雜組分緩蝕劑混合物的主要成分，但實際上用作緩蝕劑的物質通常是由于它們在介質中或在金屬表面上發生了化學變化，從而使它們成為緩蝕劑。也就是說緩蝕劑的緩蝕作用，除了與緩蝕劑本身的化學組成和結構密切相關外，還與介質和金屬材料的性質有著緊密的聯系。所以，我們不能根據具有某一特定組成和結構的緩蝕劑來判斷其適用于何種金屬或介質。

根據緩蝕劑緩蝕反應發生的是陰極反應或是陽極反應或二者兼而有之，緩蝕劑則可分為陰極型緩蝕劑、陽極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑。

①陽極型緩蝕劑如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽等無機緩蝕劑，能降低陽極金屬的電極電位，使腐蝕電位增加，達到鈍化緩蝕的目的。陽極緩蝕劑應用廣泛，但若用量不足，不能充分覆蓋陽極表面，由于暴露在介質中的陽極面積遠小于陰極面積，從而形成小陽極大陰極的腐蝕電池，反而會加速金屬的局部腐蝕；而用量太大則毒性較大，污染環境，因此此類緩蝕劑又被稱為“危險的緩蝕劑”。

②陰極型緩蝕劑如聚磷酸鹽、硫酸鋅、酸式碳酸鈣等。陰極型緩蝕劑通常是緩蝕劑的陽離子移向陰極表面，并形成化學的或電化學的沉淀保護膜，隨著厚度的增加，陰極釋放電子的反應被阻擋，從而抑制金屬腐蝕。這類腐蝕劑在用量不足時不會加速腐蝕，故又稱為“安全的緩蝕劑”。

③混合型緩蝕劑如胺類、硫醇、硫醚、硫脲、瓊脂等，能吸附在清潔金屬表面形成單分子膜，阻止電子的轉移，達到緩蝕的目的。該類緩蝕劑對陰極過程和陽極過程同時起抑制作用，雖然腐蝕電位變化不大，但腐蝕電流卻降低很多。

按照使用的介質分類，有酸性、中性、堿性水溶液及非水溶液和氣相緩蝕劑。表6-2表明，不同的介質應選用不同的緩蝕劑。

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