腐蚀防护(缓蚀剂)

在腐蚀环境中以适当浓度和形式(一般是很少的量)添加某种物质，能使金属的腐蚀速度大大降低，这种物质就叫缓蚀剂(即腐蚀抑制剂)。*缓蚀剂可以是单组分物质，也可以是多组分的复合物质。*缓蚀剂保护方法使用方便，投资少。第一页，共24页。缓蚀剂的性能缓蚀率不仅与缓蚀剂的种类有关，而且与缓蚀剂的加入量和使用条件密切相关;缓蚀剂停加以后，缓蚀率随时间逐渐下降，最后完全丧失。这段时间称为缓蚀剂的后效时间，表示缓蚀剂保护作用的持久性。第二页，共24页。缓蚀剂的分类按化学组成，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂。按照保护膜的性质可将缓蚀剂分为氧化膜型、沉淀膜型、吸附膜型。按照电化学理论:缓蚀剂分为阳极型(主要抑制阳极反应)、阴极型(主要抑制阴极反应)、混合型(对阳极反应和阴极反应都有抑制)；第三页，共24页。在中性介质中使用的无机缓蚀剂有硅酸盐、

K2Cr2O7、Na3PO4等；在碱性介质中使用的

NaNO2、NaOH、Na2CO3、Ca(HCO3)2等。无机缓蚀剂Ca(HCO3)2在碱性介质中发生如下反应：Ca2++2HCO3-+2OH-＝CaCO3(s)+CO32-+2H2O生成的难溶碳酸盐覆盖于阳极表面，成为具有保护性的薄膜，阻滞了阳极反应，降低了金属的腐蚀速率。第四页，共24页。有机缓蚀剂在酸性介质中，通常使用有机缓蚀剂。如琼脂、糊精、动物胶、六次甲基四胺以及含氮、硫的有机物等。作用原理:

金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面上，形成一层难溶而腐蚀性介质又难透过的保护膜，阻碍了H+得电子的阴极反应，因而减慢了腐蚀。第五页，共24页。琼脂糖是琼脂的主要组分，它是由D—吡喃半乳糖和3，6—脱水—L—吡喃半乳糖两个单位交替组成的线性链。不溶于冷水而溶于热水。第六页，共24页。糊精是淀粉水解中间产物的总称，其化学式为（C6H10O5）n·XH2O，其水溶物约为80%，在冷水中溶解较慢，较易溶于热水，不溶于乙醇第七页，共24页。动物胶是一种硬朊类蛋白质，是从动物骨、皮等生胶质中制取的。分为骨胶、皮胶、明胶(精制品)等。第八页，共24页。缓蚀剂缓蚀剂类型保护膜示意图膜的保护性能氧化膜型薄而至密，与金属结合牢固，保护效果好沉淀膜型厚而多孔，与金属结合较差，保护效果不好。吸附膜型在酸性介质中保护效果好，要求金属表面洁净第九页，共24页。缓蚀类型缓蚀剂保护膜特征钝化膜型（氧化膜型）铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐等致密、膜较薄与金属结合紧密沉淀膜型水中离子型聚磷酸盐、锌盐与金属结合不紧密金属离子型巯基苯骈噻唑较致密、膜较薄吸附膜型有机胺、硫醇类、木质素等在非清洁表面吸附差第十页，共24页。钝化型缓蚀剂属于阳极型缓蚀剂，能促使金属表面转变为钝态，生成保护性的氧化物膜，使金属腐蚀速度大大降低。钝化剂本身就具有氧化性，如铬酸盐、亚硝酸盐,氧也是一种钝化剂。钝化剂的缓蚀率很高，用量必须足够。评价钝化剂性能的一个重要指标是“临界致钝浓度”，即在给定体系中使金属钝化所需的钝化剂最低浓度。临界致钝浓度愈小，钝化剂性能愈好。第十一页，共24页。沉淀型缓蚀剂指通过金属表面形成沉淀膜来发挥作用的一类缓蚀剂。在沉淀型缓蚀剂中，聚磷酸盐是重要的一类。目前应用较多的三聚磷酸钠

(Na5P3O10)、六偏磷酸钠(Na6P6O18)。第十二页，共24页。吸附膜的缓蚀作用机制有机缓蚀剂都含有极性基团和非极性基团。极性基团通过物理吸附或化学吸附作用吸附在金属表面上，改变了金属表面的电荷状态和界面性质，使能量状态稳定化，从而降低了腐蚀反应倾向(能量障碍)。同时，非极性基团形成一层疏水性的保护膜，阻碍腐蚀性物质向金属表面移动(移动障碍)。疏水基亲水基移动障碍能量障碍吸附型缓蚀剂在金属表面形成的吸附膜模型第十三页，共24页。缓蚀剂I[阴极型缓蚀剂]I[混合极型缓蚀剂]阴极极化率、阳极极化率都增大I[阳极型缓蚀剂]阳极极化率增大EEE阴极极率增大第十四页，共24页。12.04.06.08.01.0钼酸铵对碳钢在碳化液中阳极行为的影响引自＜催化电化＞1.浓氨水2.浓氨水＋0.5克钼酸铵3.浓氨水＋1.0克钼酸铵4.浓氨水＋1.5克钼酸铵电流电＋1200位

＋800＋400

0－400－800－1200234第十五页，共24页。缓蚀机理主要有两种类型1、几何复盖效应：指吸附膜将金属表面与酸溶液隔离开，在覆盖了缓蚀剂吸附膜的金属表面部分，电极反应不能进行；而未覆盖表面部分电极反应按原来的历程进行。2、负催化效应：指缓蚀剂覆盖了金属表面的活性位置，使电极反应的活化能位垒升高，电极反应速度降低。第十六页，共24页。缓蚀剂的协同效应几种物质分别单独加入介质中时效果不大，甚至没有缓蚀作用，而将它们按某种

配方复合加入，则可能产生很高的缓蚀效率。这种现象称为缓蚀剂的协同效应(或协同作用)。相反，复合加入时缓蚀效果反而降低，称为负协同效应。协同效应不是简单的加和，而是相互促进。第十七页，共24页。100500重铬酸钠和锌盐的比例对复合缓蚀剂缓蚀效果的影响试验条件：钢，氧饱和循环冷却水(ph=6.5,35°c)5天，未加缓蚀剂时腐蚀速度189引自«CorrosionInhibitors锌盐%050100失重150腐蚀速100度

50

0重铬酸钠％第十八页，共24页。缓蚀剂应用的几个问题要根据腐蚀体系的具体情况选择有效的缓蚀剂，因为缓蚀剂的保护效果具有选择性；要通过试验确定缓蚀剂的最佳投效剂量和最佳使用条件；缓蚀剂对生产过程可能有不利影响，如：起泡，形成乳状液；使锈皮疏松脱落而导致管线阻塞；造成新的腐蚀问题；结垢而影响传热。第十九页，共24页。NaNO₂浓度克/100亳升亚硝酸钠浓度对碳钢在氯化钠溶液中腐蚀速度的影响重200量损失150Mg1005000.050.150.250.35溶液7.5g/lNacl试样面积50cm²时间21昼夜引用自«金属的缓蚀剂»15⁰c30°C第二十页，共24页。腐4蚀速3度

21缓蚀剂浓度对碳钢腐蚀速度的影响碳钢－5MHCe硫化二乙二醇浓度（mM/L）00.20.40.60.81.01.2

若丁浓度（g/L)1

10

100

1000腐20蚀速15度

5碳钢－20%H₂SC₄室温第二十一页，共24页。缓蚀剂应用的几个问题缓蚀剂对设备材质是否会造成损害；缓蚀剂的毒性和环境污染是一个重要问题；在实际生产系统中缓蚀剂的流失是造成失效的常见原因；为了保证缓蚀剂使用有效而经济，应对保护效果进行监测，避免缓蚀剂浓度不足达不到保护效果，或者缓蚀剂加入过多造成浪费。第二十二页，共24页。缓蚀剂应用实例-----酸洗酸洗除锈和除垢是一种常用的金属表面清净

处理，其原理是利用酸溶液对金属表面锈层

和垢层的溶解能力，以及析氢所产生的机械

剥离作用。*除锈(或除垢)速度快；*对基体金属腐蚀小；*酸洗液需加入高效缓蚀剂；*抑制酸雾能力强；*不会对金属材料机械性能造成不利影响。

第二十三页，共24页。部分国产酸洗缓蚀剂缓蚀剂的蒸汽压、温度名称主要成分缓蚀剂温度

蒸汽压(Pa)天津若丁(新）沈－D二邻甲苯硫脲，食盐，淀粉，甲醛缩合物工读－3兰4－A苯胺，乌格托品缩合物，苯胺