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缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。

缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。

某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。

其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。

缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。

如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。

总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。

缓蚀剂都起着重要的作用。

另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴;但是,其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。

具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。

下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。

如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。

通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。

该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。

作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。

(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。

)图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。

缓蚀剂——精选推荐

缓蚀剂——精选推荐

文章摘要:在酸洗过程中,去除水垢和锈垢的同时,H+离子会对金属基体产生腐蚀并出现氢脆现象。

实践证明,在酸洗剂中加入缓蚀剂可大大减弱金属基体的腐蚀。

因此缓蚀剂就是化学清洗中腐蚀的抑制剂。

而在清洗之后,加入钝化剂处理可使金属得到保护,因此钝化处理是防止金属表面再度锈蚀的必要措施。

一、缓蚀剂的作用缓蚀剂是减缓金属腐蚀的添加剂,是具有抑制金属生锈腐蚀的化学药品的总称。

一般要求在酸洗液中加入少量缓蚀剂即有强烈抑制金属......在酸洗过程中,去除水垢和锈垢的同时,H+离子会对金属基体产生腐蚀并出现氢脆现象。

实践证明,在酸洗剂中加入缓蚀剂可大大减弱金属基体的腐蚀。

因此缓蚀剂就是化学清洗中腐蚀的抑制剂。

而在清洗之后,加入钝化剂处理可使金属得到保护,因此钝化处理是防止金属表面再度锈蚀的必要措施。

一、缓蚀剂的作用缓蚀剂是减缓金属腐蚀的添加剂,是具有抑制金属生锈腐蚀的化学药品的总称。

一般要求在酸洗液中加入少量缓蚀剂即有强烈抑制金属在酸洗过程被腐蚀的效果。

金属腐蚀分化学腐蚀与电化学腐蚀。

金属与化学物质(酸)直接反应造成的腐蚀叫化学腐蚀,如Fe+2HCl==FeCl2+H2↑的化学反应。

金属与电解质溶液形成化学微电池,在电池阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应叫做金属的电化学腐蚀。

电化学腐蚀速度要比化学腐蚀快得多而且危害也大得多:在酸液中金属发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀,又称氢去极化腐蚀,具体表现为:阴极反应2H+2e——>H2阳极反应Fe-2e——>Fe2+而产生的H2如果扩散到金属内部会弓I起金属脆性增加,在有应力部位开裂或强度较低部位发生鼓疱,这种现象称为氢脆或氢鼓疱,会造成设备的突然破损,其危害比腐蚀更大。

加入酸洗缓蚀剂的作用就是减缓电化学腐蚀中某个电极反应的发生。

不同种类缓蚀剂的作用机理是大不相同的。

有的缓蚀剂可吸附在金属表面形成连续的薄膜阻隔清洗介质对金属的腐蚀;有的与金属作用形成保护层;有的缓蚀剂阻滞电化学腐蚀的阴、阳极反应,抑制金属溶解和析氢吸氢等。

缓蚀剂工作原理

缓蚀剂工作原理

缓蚀剂工作原理
缓蚀剂工作原理:
缓蚀剂是一种添加在金属表面的化学物质,用于减缓金属腐蚀的速率。

其工作原理包括以下几个方面:
1. 阻断反应:缓蚀剂可以与金属表面形成一层保护膜,阻断氧、水或其他腐蚀剂与金属表面的接触。

这种保护膜可以防止腐蚀剂的侵入,减少金属表面的腐蚀反应。

2. 电化学作用:缓蚀剂可以通过改变金属表面的电化学性质来减缓腐蚀反应的进行。

例如,它们可以增加金属表面的极化电阻,降低金属与电解质之间的电导率,从而降低腐蚀电流的流动速率。

3. 缓解应力:缓蚀剂还可以通过减少金属表面的应力集中来减缓腐蚀反应。

例如,它们可以改变金属晶界的形态,使其更加均匀,从而减少应力集中。

4. 离子吸附:缓蚀剂可以通过与金属表面上的离子发生吸附作用,阻碍腐蚀反应的进行。

它们可以吸附在金属表面上,并改变腐蚀剂吸附或扩散的途径,从而延缓腐蚀的发生。

综上所述,缓蚀剂通过阻断反应、改变电化学性质、缓解应力和离子吸附等方式,减缓金属腐蚀的速率。

这些机制有时也可以相互作用,共同起到缓蚀的作用。

有机缓蚀剂的作用机理(最新整理)

有机缓蚀剂的作用机理(最新整理)

有机缓蚀剂的作用机理----冀衡酸洗缓蚀剂产品部有机缓蚀剂分子中通常同时具有极性基团与非极性基团,极性基团中存在氮、氧、磷、硫等元素,这些元素均含有孤对电子,而且电负性大,有机缓蚀剂通过极性基团牢固地吸附在金属表面上,而非极性基团排列在介质中,这样一方面有效地隔离了金属与腐蚀介质的接触,阻碍了腐蚀反应产物的扩散,同时还改变了双电层结构,提高了腐蚀反应的活化能,最终抑制了腐蚀反应的进行。

有机缓蚀剂的缓蚀性能有赖于其极性基团在金属表面吸附的强度,而极性基团的吸附可以是物理吸附也可以是化学吸附,或者两种吸附共同存在。

(1)有机缓蚀剂极性基团的物理吸附关于有机缓蚀剂的物理吸附行为,Mann最早做了深入的研究,他指出在酸性溶液中,吡啶(C5H5N)、烷基胺(RNH2)、硫醇(RSH)及三烷基磷等的中心原子(N、S、P等)含有孤对电子,这些中心原子与酸性溶液中的氢质子结合,最终形成阳离子:RNH2+H+=(RNH3)+形成的缓蚀剂与金属之间存在的范德华力使缓蚀剂吸附在金属表面,这就是物理吸附。

物理吸附速度很快,是可逆过程,容易脱附,吸附过程产生的热小,受温度影响小,而且金属和缓蚀剂间没有特定组合。

物理吸附会受到金属表面过剩电荷的显著影响,如上所述,大多有机缓蚀剂在酸性介质中都以阳离子形式存在,如果金属表面带有过剩负电荷,那么金属表面与缓蚀剂之间就会存在强烈的静电引力作用,使得缓蚀剂更容易吸附在金属表面,而且吸附作用力也更强;相反,金属表面如果存在过剩的正电荷,则会一定程度上抑制缓蚀剂向金属表面的吸附。

金属表面究竟携带何种过剩电荷,可以通过零电荷电位(即金属表面没有电荷存在时的电位)测量进行考察,零电荷电位可以通过微分电容曲线测试进行确定,即为金属电极双电层电容最小时的电位。

当金属开路电位大于零电荷电位时,金属表面带有过剩的正电荷,相反,金属表面则带有过剩的负电荷。

在缓蚀剂的实际应用中可以通过改变金属表面携带的过剩电荷量来促进缓蚀剂的物理吸附,如在酸性介质中,添加少量碘化物后,有机胺的缓蚀性能将为显著提高,这主要是碘化物吸附在金属表面后,使得金属表面带有更多的过剩负电荷,促进了有机胺类缓蚀剂在金属表面的吸附;同样有机胺类缓蚀剂之所以在盐酸介质中有着卓越的缓蚀性能,也部分归因于氯离子使得金属表面带有更多的过剩电荷。

缓蚀剂的研究与应用

缓蚀剂的研究与应用

缓蚀剂的研究与应用摘要:本文归纳总结了近年来缓蚀剂研究开发与应用情况,探讨了缓蚀剂的应用开发和缓蚀理论研究方面的部分成果,对缓蚀剂科学技术今后的发展趋势进行了展望。

主要内容包括:缓蚀剂按电化学机理的分类,水中离子沉淀膜型缓蚀剂、金属离子沉淀膜型缓蚀剂、缓蚀剂作用的理论研究与应用。

关键词:盐酸溶液,量子化学,缓蚀剂,阴极缓蚀剂,金属离子沉淀膜型缓蚀剂,铜银缓蚀剂苯骈三氮唑,盐酸酸洗缓蚀剂,后缓蚀剂1引言缓蚀剂是一种防腐蚀化学品,它少量加入环境介质中就能显著地降低金属的腐蚀速度。

与其它防腐蚀方法相比,缓蚀剂具有使用方便、经济有效的特点,广泛地应用于工业生产和社会生活中。

随着工业经济的发展和社会进步,缓蚀剂的作用功能和应用范围不断拓宽。

蚀防护是工业生产过程中非常重要的问题,在众多的防腐蚀方法中,缓蚀剂因具有经济、高效、适应性强等优点被广泛应用中石油、石化、钢铁、电力、建筑等领域2缓蚀剂按电化学机理的分类从电化学角度出发,金属的腐蚀是在电解质溶液中发生的阳极过程和阴极过程。

缓蚀剂的加人可以阻滞任何一过程的进行或同时阻滞两个过程进行,按上述电化学原理,缓蚀剂可分为阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂及混合型缓蚀剂。

2.1氧化膜型缓蚀剂缓蚀剂直接或间接地与金属生成氧化物或氢氧化物,从而在金属表面上形成保护膜,这种保护膜薄而致密,与基体金属的粘附性强,结合紧密,能阻碍溶解氧扩散,使金属的腐蚀反应速度降低。

这种保护膜在形成过程中,膜不会一直增厚,当这种氧化膜增大到一定厚度时,一部分氧化物会向溶液中扩散,当氧化物向溶液扩散的趋势成为膜增厚的障碍时,膜厚的增长就几乎自动停止。

因此,氧化膜型缓蚀剂效果良好,而且有过剩的缓蚀剂也不会产生垢。

多数氧化膜型缓蚀剂都是重金属含氧酸盐,如铬酸盐、铂酸盐、钨酸盐等。

因重金属缓蚀剂易造成环境污染,所以一般应用较少。

亚硝酸盐借助于水中溶解氧在金属表面形成氧化膜而成为氧化膜型氧化剂,具有代表性的有亚硝酸钠和亚硝酸按。

缓蚀剂及其发展现状

缓蚀剂及其发展现状

缓蚀剂及其发展现状在很久以前,人们就发现往腐蚀介质中添加少到不至于改变介质性质的某化学物质能够明显抑制腐蚀的发生。

这就是缓蚀剂(英文:Corrosioninhibitor)。

按照其应用的环境,缓蚀剂可分为酸性介质缓蚀剂、中性介质缓蚀剂。

本论文主要研究中性盐水介质中的缓蚀剂,故仅对中性介质用缓蚀剂的发展作以回顾和展望。

中性介质中使用的缓蚀剂又分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物缓蚀剂等。

1.3.1无机缓蚀剂较早应用的无机缓蚀剂有铬酸盐、重铬酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、锌盐、磷酸盐。

这些无机缓蚀剂在应用中被证明是有效的,而今有的仍被广泛的应用,后来又发展应用了聚磷酸盐。

但是,无机缓蚀剂的应用有很多缺点。

例如,无机缓蚀剂的用量一般较大,这就增加了应用的成本。

并且,多数无机缓蚀剂对环境是不友好的,其应用从而受到制约。

目前,无机缓蚀剂的使用多数是与有机缓蚀剂复配。

这样,不但大大减少了其用量,而且由于两者之间的协同效应也提高了其缓蚀效果。

1.3.2有机缓蚀剂有机缓蚀剂是含N 、P 、S 等杂原子的有机化合物。

根据所含杂原子的不同有机缓蚀剂又可分为以下几类。

(1)含氮类有机缓蚀剂这类缓蚀剂应用最早,最广。

盐水体系中常用的是有机胺类吸附型缓蚀剂,该类缓蚀剂是通过氮原子吸附到钢铁表面而疏水基团伸展于水相形成一种致密的物理膜,阻挡介质与钢铁表面的接触,从而降低腐蚀速度。

正是由于起作用的是物理膜,其应用有很大的局限性。

如高温会发生物理膜脱附而失去缓蚀效果,它也阻挡不了氯离子的穿透。

这类缓蚀剂的代表是季铵盐、胺类、酰胺类。

包括直链及环状化合物。

(2)含硫类缓蚀剂作为盐水体系用的含硫类缓蚀剂的发展是近十几年的事情。

这类缓蚀剂的代表是硫氰酸盐及硫脲类化合物。

据资料介绍,该类缓蚀剂主要应用在高温环境中,而在低温(低于120"C)盐水中,其缓蚀效果不超过50%。

该类缓蚀剂的作用机理尚不清楚。

一般认为,硫原子在一定的温度下与金属发生化学反应(是腐蚀过程)。

缓蚀剂调研报告

缓蚀剂调研报告

缓蚀剂调研报告
缓蚀剂是一种能够减少或阻止金属腐蚀的化学物质。

在工业领域中,金属的腐蚀问题是一个普遍存在的挑战,给生产效率和设备寿命带来了很大的威胁。

因此,研发出高效的缓蚀剂具有重要意义。

本次调研报告将对缓蚀剂的种类、应用领域和市场前景进行综合分析。

缓蚀剂可分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两大类。

有机缓蚀剂主要由含有活性基团的有机化合物构成,如胺类、醇类和酮类。

这些缓蚀剂通过与金属表面形成一层保护膜,防止氧、水和其他有害物质侵蚀金属表面,从而避免腐蚀的发生。

无机缓蚀剂则主要由含有金属离子的化合物构成,如磷酸盐、硅酸盐和钼酸盐。

这些缓蚀剂通过与金属表面发生反应,生成一层致密的金属缓蚀膜,起到保护金属的作用。

目前,缓蚀剂广泛应用于油田、船舶、汽车等工业领域。

在油田中,缓蚀剂被用于防止管道、设备和储罐的腐蚀,以确保油气的安全生产。

在船舶中,缓蚀剂可用于保护船体,延长船舶的使用寿命。

在汽车工业中,缓蚀剂被用于防止汽车零部件的腐蚀,提高汽车的耐用性。

从市场前景来看,缓蚀剂市场具有较大的潜力。

随着工业化进程的加快和技术的不断进步,金属腐蚀问题日益凸显,对缓蚀剂的需求不断增加。

而且,随着环境保护意识的提高,对绿色环保型缓蚀剂的需求也在不断增加。

因此,研发出高效、环保的缓蚀剂将成为未来市场的主导趋势。

综上所述,缓蚀剂的种类多样,应用领域广泛,市场前景看好。

随着科技的不断进步和对环境保护的要求不断提高,缓蚀剂市场具有巨大的发展潜力。

企业应加大研发力度,提高产品质量,满足市场需求,抢占市场份额。

气相缓蚀剂的作用机理与研究方法

气相缓蚀剂的作用机理与研究方法

气相缓蚀剂的作用机理与研究方法
气相缓蚀剂的作用机理与研究方法
一、作用原理
气相缓蚀剂(VCI)是一种通过蒸发和扩散释放到包装内部的物质,具有防腐蚀的作用。

其主要作用原理有两个:
1. 构筑互补保护层:VCI释放的化学物质会在金属表面形成一层保护膜,它能够与氧气、水蒸气等气体发生化学反应,从而保护金属。

2. 吸附防蚀:VCI释放的化学物质具有对金属表面吸附的能力,能够吸附在金属表面降低腐蚀的速度。

二、研究方法
VCI的研究方法主要分为以下几个方面:
1. 包装材料的选择:VCI需要通过包装材料释放到包装内部,因此,包装材料的选择对于VCI的使用至关重要。

一般建议使用聚乙烯、聚酰胺等包装材料。

2. VCI化学物质的筛选:VCI化学物质的选择需要考虑金属材料的种类、环境条件等因素。

VCI化学物质应具有良好的蒸发性、稳定性和吸附性。

3. VCI作用机理的研究:对VCI作用机理的研究是深入理解VCI腐蚀防护机理的必要条件。

目前,VCI作用机理的研究主要集中在基于表面电化学、原子力显微镜等表征手段的实验研究。

4. VCI性能的测试:VCI的性能测试主要包括蒸发速率、吸附能力、抗氧化性能等方面。

常用测试方法包括热重分析、XRD、SEM等。

5. VCI应用效果的评估:VCI应用效果的评估需要从防腐蚀效果、包装成本、环境污染等多方面进行综合评估。

综上,掌握气相缓蚀剂的作用机理和研究方法,对于科学地开发应用VCI技术具有重要的参考作用。

输油管道缓蚀剂现状与发展趋势

输油管道缓蚀剂现状与发展趋势

没输油管道缓蚀剂现状与发展趋势1、研究现状随着石油天然气工业的发展, 现阶段我国中东部油田都处于开采的后期,主力油田都进入了高采出比、高含水阶段,油田的油水分离难度加大,原油变稠、变重,含水、含盐增加,硫含量、酸值升高,增加了原油的腐蚀性,输油管道的腐蚀及防护也越来越受到重视。

[1] 输油管道运行条件苛刻,油品易燃易爆,管道腐蚀破裂常常引起连锁事故。

因腐蚀导致的原油泄漏、停工停产、人身伤亡及环境污染给相关企业带来了巨大的损失。

为此,防腐蚀技术面临巨大的挑战国外研究缓蚀剂起步较早,1949年,美国报道了有机含N咪唑啉及其衍生物腐蚀的缓蚀剂专利[2]。

70年代未,华中理工大学和四川石油管理局井下作业抗CO2处合作研制出7701复合缓蚀剂[3],我国才解决了油井酸化缓蚀剂技术难题。

由于各油田的工况不同,影响缓蚀剂的因素也不相同,没有具有普遍适用性的油田缓蚀剂,国内石油管材研究所、沈阳腐蚀所、四川石油管理局、大庆、华北、胜利等油田的研究所等研制出CZ3、DPI、IMC、CT2、TG、WSI等系列油田缓蚀剂,并成功运用于各油气田,取得了良好的缓蚀效果。

目前,国内外在油田缓蚀剂领域和HC1腐蚀的缓蚀技术的研的研究仍十分活跃,主要针对全面腐蚀,特别是对CO2究更为突出。

近几年,许多油气田的腐蚀速率极高,不能用电化学腐蚀解释,经分析腐蚀产物,发现有微生物尸体存在,抽取井底样液,在显微镜下观察到活动的微生物Jhnson[4],Rosser[5],Fan[6]研究了抑制微生物腐蚀的缓蚀剂,取得了较好的成效。

然而对抑制其他局部腐蚀尤其是应力腐蚀的缓蚀剂研究较少,有关报道很少。

2、缓蚀剂机理研究从改变腐蚀金属表面状态情况看,可将缓蚀剂分为两类,在金属表面生成三维新相的成膜型缓蚀剂,在金属表面形成吸附膜的吸附型缓蚀剂。

成膜型缓蚀剂主要用于中性溶液,而油田介质是酸性,主要使用吸附型缓蚀剂[7]。

吸附型缓蚀剂的电化学缓蚀机理,普遍认为是通过物理吸附和化学吸附,缓蚀剂在钢铁表面形成一层连续或不连续的吸附膜,利用缓蚀剂分子或缓蚀剂与溶液中某些氧化剂反应形成的空间位阻,减少酸性介质中的H+金属表面[8],减少电极反应活性位置[9],或改变双电层结构而影响电化学反应的动力学[10],使腐蚀速率降低。

缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向

缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向

缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向摘要:本文详细介绍了缓蚀剂的分类、性能指标、保护的特点、作用理论、应用实例、研究现状及发展方向。

关键词:缓蚀剂;防腐技术;发展方向1 前言缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。

缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。

缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术,广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。

2 缓蚀剂的分类缓蚀剂的品种繁多,常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等,至今尚难以有统一的分类方法。

常见到的分类方法有以下几种。

2.1 按缓蚀剂作用的电化学理论分类(1) 阳极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。

这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移,氧化金属使之钝化,从而阻滞阳极过程。

例如,中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。

一些非氧化型的缓蚀剂,例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中,只有与溶解氧并存,才起到阳极抑制剂的作用。

(2) 阴极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。

这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移,或者被阴极还原,或者与阴离子反应而形成沉淀膜,使阴极过程受到阻滞。

例如ZnSO4、Ca(HCO3) 2、As3+、Sb3+ 可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As、Sb 覆盖在阴极表面,以阻滞腐蚀。

(3) 混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程,又可抑制阴级过程。

例如含氮和含硫的有机化合物。

2.2 按化学成分分类(1) 无机缓蚀剂,如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。

(2) 有机缓蚀剂,如胺、硫脲、乌洛托品等。

2.3 按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类(1) 氧化膜型缓蚀剂通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。

例如,铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。

由于它们具有钝化作用,故又称为钝化剂。

(2) 沉淀膜型缓蚀剂由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜,从而阻滞金属腐蚀的物质。

缓蚀剂研究报告

缓蚀剂研究报告

缓蚀剂研究报告随着工业化进程的不断加速,金属材料的使用范围也越来越广泛。

然而,金属材料在使用过程中,往往会受到腐蚀的侵蚀,导致使用寿命缩短,甚至失效。

因此,为了延长金属材料的使用寿命,保证其正常运行,研究缓蚀剂已成为重要的课题之一。

一、缓蚀剂的定义和分类缓蚀剂是指一种能够防止金属腐蚀的物质,它能够在金属表面形成一层保护膜,防止腐蚀介质与金属接触,从而达到保护金属的目的。

缓蚀剂根据其化学结构和作用机理的不同,可以分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两类。

有机缓蚀剂是指一类由含有活性基团的有机化合物组成的缓蚀剂。

它们能够与金属表面形成一层吸附层,从而阻止腐蚀介质与金属表面的接触。

而无机缓蚀剂则是指一类由无机化合物组成的缓蚀剂。

它们通常是一些金属离子或者其氧化物、氢氧化物等,能够与金属表面形成一层保护层,防止腐蚀介质与金属接触。

二、缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理主要有以下几种:1. 形成保护膜:缓蚀剂能够与金属表面形成一层保护膜,防止腐蚀介质与金属接触,从而达到保护金属的目的。

2. 抑制电化学反应:缓蚀剂能够抑制金属与腐蚀介质之间的电化学反应,从而减缓金属腐蚀的速度。

3. 吸附作用:缓蚀剂能够与金属表面发生吸附作用,形成一层吸附层,从而防止腐蚀介质与金属接触。

三、缓蚀剂的应用缓蚀剂广泛应用于各个领域,如石油化工、船舶、冶金、汽车、航空航天等。

下面就以石油化工行业为例,介绍缓蚀剂的应用情况。

1. 石油开采在石油开采过程中,地下水、盐水等腐蚀性介质会对钢管、油井等金属设备造成腐蚀。

因此,石油开采过程中使用缓蚀剂,能够有效延长设备的使用寿命,提高生产效率。

2. 石油储存和运输石油储存和运输过程中,金属容器、管道等设备也会受到腐蚀的侵蚀。

使用缓蚀剂可以有效地保护这些设备,延长使用寿命,减少维修成本。

3. 炼油生产在炼油生产过程中,金属设备也会受到腐蚀的侵蚀。

使用缓蚀剂能够有效地保护这些设备,延长使用寿命,提高生产效率。

缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向

缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向

缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向摘要:本文详细介绍了缓蚀剂的分类、性能指标、保护的特点、作用理论、应用实例、研究现状及发展方向。

关键词:缓蚀剂;防腐技术;发展方向1 前言缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。

缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。

缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术,广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。

2 缓蚀剂的分类缓蚀剂的品种繁多,常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等,至今尚难以有统一的分类方法。

常见到的分类方法有以下几种。

2.1 按缓蚀剂作用的电化学理论分类(1)阳极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。

这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移,氧化金属使之钝化,从而阻滞阳极过程。

例如,中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。

一些非氧化型的缓蚀剂,例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中,只有与溶解氧并存,才起到阳极抑制剂的作用。

(2)阴极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。

这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移,或者被阴极还原,或者与阴离子反应而形成沉淀膜,使阴极过程受到阻滞。

例如ZnSO4、Ca(HCO3)2、As3+、Sb3+可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As、Sb覆盖在阴极表面,以阻滞腐蚀。

(3)混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程,又可抑制阴级过程。

例如含氮和含硫的有机化合物。

2.2 按化学成分分类(1)无机缓蚀剂,如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。

(2)有机缓蚀剂,如胺、硫脲、乌洛托品等。

2.3 按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类(1)氧化膜型缓蚀剂通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。

例如,铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。

由于它们具有钝化作用,故又称为钝化剂。

(2)沉淀膜型缓蚀剂由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜,从而阻滞金属腐蚀的物质。

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物” 。

缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。

某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。

其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。

缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。

如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。

总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。

缓蚀剂都起着重要的作用。

另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴;但是,其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。

具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。

下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图 1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。

如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。

通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。

该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。

作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。

(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。

)图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向学院: 材料科学与工程班级: 材硕1209学号: S2*******姓名: 张强2013年1月5日缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1、缓蚀剂概述它是指以适当的浓度与形式存在于环境中时,可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物,所以也可以成为腐蚀抑制剂,它的用量很小,但效果显著[1]。

在酸性溶液、中性溶液、碱性溶液、有机溶剂以及大气、土壤等各种环境中均可利用缓蚀剂来抑制金属的腐蚀。

在工业生产中越来越广泛地应用缓蚀剂来实现腐蚀控制,通过在腐蚀介质中投加少量的缓蚀剂,可以有效地减缓或防止金属结构的腐蚀破坏,减少了设备维修等环节,保障设备的正常运行,提高了设备作业的安全系数,具有明显的经济价值与社会意义。

同时其它的防腐方法相比,如涂层、阴极保护等,使用缓蚀剂更为简单,总体价格更为低廉,效果也非常显著[2]。

与其他腐蚀防护手段相比,缓蚀剂主要具有如下独特的优势[1]:(l)缓蚀剂的投加、使用非常简单,不需要特殊的设施或设备。

如外加电源阴极保护或阳极保护都需要提供较大功率的、稳定的电源。

牺牲阳极保护需要提供阳极材料,并且这种阳极材料需要定期更换施工强度较大。

(2)使用缓蚀剂非常经济,随着缓蚀剂应用的不断深入,目前缓蚀剂的合成、制备技术非常成熟,相比其他的防腐措施,缓蚀剂的成本一般更低。

(3)投加缓蚀剂对设备外观、材质、机械性能等都无任何改变,而喷漆、电镀、涂层、内衬等防腐方法都无法做到。

(4)缓蚀剂添加量一般较少,使用缓蚀剂进行腐蚀控制,一般不会改变介质的原有物理、化学性质。

因此缓蚀剂技术也适用于石油天然气输送、贮存和炼制,城市供水管道等环境下的防腐。

2、缓蚀剂的分类及作用原理由于缓蚀剂种类繁多,使用条件多样,缓蚀机理也不完全相同,因此对缓蚀剂进行分类常按照缓蚀剂的化学成分、在金属表面成膜情况以及缓蚀机理等不同方法进行分类,每种分类方法都有其自身的优缺点,目前广泛采用的是如下几种分类方法:2.1 根据化学成分分类[3]根据产品的化学成分分类,可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂。

缓蚀剂的研究现状及发展趋势

缓蚀剂的研究现状及发展趋势

第 49 卷 第 4 期2020 年 4月Vol.49 No.4Apr.2020化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry缓蚀剂的研究现状及发展趋势张 明1,程 刚2,方 勇2,马帅帅2(1.延长气田采气四厂,陕西 延安 716000;2.陕西延长油田压裂材料有限公司,陕西 延安 716000)摘 要:按照不同的分类方式,综述了缓蚀剂的类型,阐述了缓蚀剂的作用机理,探讨了缓蚀剂的评价方法,并展望了缓蚀剂的发展趋势,认为低毒、低残留、环保友好型缓蚀剂是今后研究的重点和发展方向。

关键词:缓蚀剂;工业生产;腐蚀中图分类号:TG 174.42 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2020)04-0043-03作者简介:张明(1984-),男,工程师,主要从事油气田勘探开发相关研究收稿日期:2020-01-10腐蚀是破坏力极强的一种现象,依据有关数据,中国每年因腐蚀造成的经济损失高达生产总值的4%左右[1]。

缓蚀剂可在使用浓度较低的情况下,减弱金属物体的化学腐蚀,且不会对金属体本身的表观特征和物理性质产生影响[2]。

首个缓蚀剂产品由18世纪60年代欧洲的科学家提出,后续研究者又研发了不同类型的缓蚀剂 [3]。

现阶段缓蚀剂的主要成分集中在含磷化合物,其残留物难降解,对环境会造成一定危害,研究新型无磷易降解的环保型缓蚀剂已成为防腐工作中最为重要的方向之一[4]。

近年来,有研究者从天然植物中提取了能起到缓蚀作用的成分,具有环保、残渣少、后续处理成本低等特点,是今后新型环保缓蚀剂的重要发展方向和热门研究领域。

1 缓蚀剂的分类缓蚀剂的种类繁多,按其成分、结构或作用机理,可分为下列几类。

1.1 无机类和有机类缓蚀剂依据化学成分,可将缓蚀剂分为无机和有机两类。

无机缓蚀剂是指能够钝化金属表面,或形成一层保护膜的氧化剂类,常见的有亚硝酸盐、磷酸盐等。

缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向..

缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向..

缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向1缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理概括起来可以分为两种,即电化学机理和物理化学机理[1]。

电化学机理是以金属表面发生的电化学过程为基础,解释缓蚀剂的作用。

而物理化学机理是以金属表面发生的物理化学变化为依据,说明缓蚀剂的作用。

这两种机理处理问题的方式不同,但它们并不矛盾,而且还存在着某种因果关系。

1.1缓蚀剂的电化学机理金属的腐蚀大多是金属表面发生原电池反应的结果,这也是造成浸蚀腐蚀最主要的因素,原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1]。

如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中的任何一个或两个,原电池反应将减缓,金属的腐蚀速度就会减慢。

把能够抑制阳极反应的缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂;能够抑制阴极反应的缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂;而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应的缓蚀剂称为混合型缓蚀剂。

重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂。

阳极型缓蚀剂对阳极过程的影响是:(1)在金属表面生成薄的氧化膜,把金属和腐蚀介质隔离开来;(2)因特性吸附抑制金属离子化过程;(3)使金属电极电位达到钝化电位[2]。

阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀:(1)提高阴极反应的过电位.有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电的过电位抑制氢离子放电反应,例如,Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中的酸性物质,降低氢离子浓度,提高析氢过电位,使氢离子在金属表面的还原受阻,减缓腐蚀;(2)在金属表面形成化合物膜,如有机缓蚀剂中的低分子有机胺及其衍生物,都可以在金属表面阴极区形成多分子层,使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀;(3)吸收水中的溶解氧,降低腐蚀反应中阴极反应物的浓度,从而减缓金属的腐蚀。

混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程的影响主要表现在:(1)与阳极反应产物反应生成不溶物,这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀的作用,磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等的缓蚀就属于这一类型;(2)形成胶体物质,能够形成复杂胶体体系的化合物可作为有效的缓蚀剂,例如Na2Si03等;(3)在金属表面吸附,形成吸附膜达到缓蚀的目的,明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附,吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附,故都可以起到缓蚀的作用[2]。

常减压蒸馏装置用缓蚀剂的研究现状及展望

常减压蒸馏装置用缓蚀剂的研究现状及展望

常减压蒸馏装置用缓蚀剂的研究现状及展望摘要:近年来,随着国内各油田的深度开采及高含硫原油的大量进口,各大炼油厂加工的高含硫、高酸值、高含盐原油越来越多,使得常减压蒸馏装置常减压塔顶、塔底管道和换热器等设备的腐蚀问题日趋严重,严重影响了装置的长周期安全运行。

在常减压蒸馏装置生产运行中,除采取原油脱盐、塔顶注水等防腐蚀措施外,还普遍采用注入缓蚀剂的方法来降低腐蚀速率缓蚀剂的种类很多,应用也很广泛,常减压蒸馏装置用的缓蚀剂只是缓蚀剂的重要一类。

关键词:常减压蒸馏装置缓蚀剂腐蚀机理展望1常减压蒸馏装置腐蚀机理常减压蒸馏装置的腐蚀分为低温部位腐蚀(低于120℃)和高温部位腐蚀(240~480℃)。

低温腐蚀部位主要在常减压蒸馏装置塔顶(初馏塔、常压塔和减压塔)冷凝冷却系统、部分挥发线和常压塔上层塔盘;高温腐蚀部位主要在常压塔底、减压炉管、减压侧线、减压塔底和换热器等。

低温腐蚀产生的主要原因是无机酸腐蚀。

原油中的NaCl,MgCl:和CaCl:等经加热水解产生HCl,且产生的HCl不能在水冷凝前全部被中和。

同时,原油含硫及硫化物高温分解、反应生成H2S。

所以在分馏塔顶冷凝区等部位有局部酸腐蚀发生,腐蚀主要为HCI—H2S—H20型。

高温腐蚀产生的原因主要是环烷酸腐蚀和高温硫腐蚀。

环烷酸腐蚀的活性温度分别是第一沸点区232~280℃及第二沸点区330~400℃。

腐蚀生成的环烷酸铁属于油溶性物质,很快被冲刷溶于油中,重新裸露出金属表面,促进金属进一步被腐蚀。

240—340℃高沸点硫化物分解,生成H2S,对设备开始腐蚀,并随温度升高而加剧。

在426—480℃,H2S近于完全分解,此时,高温硫对设备腐蚀最快。

高温下硫可以与铁直接作用形成FeS,FeS膜本身对金属有保护作用,但在环烷酸存在下,环烷酸和FeS反应析出H2S,破坏保护膜,造成再腐蚀。

2常减压蒸馏装置用缓蚀剂的研究现状国内炼油厂从1960年后开始使用缓蚀剂,应用最多、最普遍的是有机缓蚀剂。

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。

缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。

某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。

其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。

缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。

如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。

总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。

缓蚀剂都起着重要的作用。

另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴;但是,其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。

具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。

下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。

如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。

通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。

该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。

作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。

(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。

)图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。

无机缓蚀剂

无机缓蚀剂

无机缓蚀剂
【实用版】
目录
1.无机缓蚀剂的定义与分类
2.无机缓蚀剂的作用原理
3.无机缓蚀剂的应用领域
4.无机缓蚀剂的发展前景
正文
一、无机缓蚀剂的定义与分类
无机缓蚀剂是一种具有良好防腐蚀性能的化学物质,可以有效减缓或抑制金属材料在特定环境下的腐蚀。

根据化学成分和性质,无机缓蚀剂可分为硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐等几大类。

二、无机缓蚀剂的作用原理
1.形成保护膜:无机缓蚀剂通过与金属表面的氧化物或其他物质结合,形成一层致密的保护膜,从而阻止腐蚀介质与金属基体进一步接触。

2.改变腐蚀介质的性质:无机缓蚀剂可以与腐蚀介质中的离子或分子发生反应,降低其腐蚀性,从而起到缓蚀作用。

3.吸附和扩散作用:无机缓蚀剂在金属表面形成保护膜的同时,还可以吸附和扩散到腐蚀介质中,降低腐蚀速度。

三、无机缓蚀剂的应用领域
1.钢铁工业:无机缓蚀剂广泛应用于钢铁制品的防腐蚀,如冷却水系统、热处理设备、管道等。

2.石油化工:无机缓蚀剂可用于油气管道、储罐、炼油装置等设备的防腐蚀。

3.水处理:无机缓蚀剂在水处理领域具有重要作用,如饮用水系统、工业循环冷却水系统等。

4.其他领域:无机缓蚀剂还应用于航空航天、建筑、电力等诸多领域。

四、无机缓蚀剂的发展前景
随着我国经济的快速发展,对金属材料的需求不断增加,防腐蚀问题日益凸显。

无机缓蚀剂作为一种环保、高效的防腐蚀手段,具有广泛的应用前景。

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缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物” 。

缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。

某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。

其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。

缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。

如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。

总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。

缓蚀剂都起着重要的作用。

另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴;但是,其作用机理( 吸附 ) 和缓蚀剂的机理类似。

具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。

下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图 1 缓蚀剂的效果2不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。

如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。

通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。

该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。

作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。

(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。

)图 2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。

此类缓蚀剂是“安全型缓蚀剂”。

作用过程:(a)成膜型阴极缓蚀剂,腐蚀过程在研究生成的OH-与缓蚀剂反应生成的不溶性物质使金属表面形成膜层,阻碍阴极反应。

(硫酸锌,碳酸氢钙及镁,锰等钢铁缓蚀剂);(b)增加氢离子放电过电位的缓蚀剂,在酸性溶液中砷离子、锑离子等在金属表面析出时,提高了氢离子放电的过电位而抑制氢离子的还原反应。

图 3 阴极型缓蚀剂作用原理2.3有机缓蚀剂的作用原理2.3.1吸附性缓蚀剂的作用原理缓蚀剂的吸附可以分为两类:起因于静电引力和德瓦尔斯力的物理吸附和基于金属与极性基的电子共有的化学吸附。

2.3.1.1物理吸附作用有机胺类在酸性溶液中对铁有很好的缓蚀效果,这是由于胺中氮带有正电荷,因而被静电吸引到阴极部分并覆盖于其上,以致抑制氢离子放电。

胺类物质中,有的 N原子具有非共价电子对 ( 在酸性溶液中结合的电子对) ,在酸性溶液中,它和负离子配位,成为R3N:H+- R3N:H+形式的含正电荷的离子,受到静电作用吸引到局部阴极上,从而覆盖的这一部分。

图 4 物理吸附原理2.3.1.2化学吸附作用有机缓蚀剂分子部分含有氧、氮、硫和磷等具有非共价电子对的元素,它们之所以表现缓烛作用是因为这些电子供给体和金属配位结合,形成牢固的化学吸附层。

总之,缓蚀剂分子成为电子供给体,金属成为电子接受体,缓蚀剂和金属的表面电子之间构成配位共价键。

图 5 化学吸附原理2.4发生化学反应的缓蚀剂在酸性溶液中有和质子反应后物理吸附的缓蚀剂,而这里援引的是更为复杂的反应。

例如,作为还原反应如果E corr很低,缓蚀剂就被还原在金属表面上,三+++苯烷基磷离子 (C H ) P R在阴极上物理吸附并被还原。

成为:(C H) P R + 2e + H→(C 6H5) 3P+RH反应生成 (C6H5 ) 3P 作为缓蚀剂起作用。

其次,如果与阳极反应溶解的阳离子生成不溶性的物质,就可能在金属表面上形成防蚀性沉淀膜,例如,在中性氧性腐蚀介质中,由于金属表面被氢氧化物或氧化物覆盖,故直接吸附于金属表面而形成保护膜,不如和溶液中的金属离子反应在表面上形成保护膜来得容易。

氨基三钾叉磷酸钠N(CH2PO3Na2) 3和羟基乙叉二磷酸钠2322有与聚磷酸盐相似的防蚀作用,它们2+CHCH(OH)(PONa)Zn 与共存时防蚀效果更为显著。

2.5气相缓蚀剂的作用机理2.5.1钢铁缓蚀剂气相缓饺剂虽然有若干例外,但大多数是由胺的有机酸盐或无机酸盐所组成的。

因此,溶解于水时它的一部分离解为季胺离子和相应的阳离子,季胺离子的作用可以认为和胺基水解生成的季胺离子的作用相同。

2.5.2铜和铜合金的缓蚀剂关于苯骈三氮唑 (BTA)抑制腐蚀的机理,一般的观点是认为形成不溶性的表面保护膜。

图 6 苯骈三氮唑中经过处理的铜表面上形成的保护膜3部分种类缓蚀剂的研究现状3.1环境友好型缓蚀剂随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入,对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求,围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用即环境友好型缓蚀剂,成为未来缓蚀剂的发展的方向。

醛类化合物中较常见的环境友好缓蚀剂有肉桂醛、糠醛和香草醛等。

肉桂醛具有高效、低毒等优点,已引起许多研究者的关注,是近年来发展的高效低毒有机缓蚀剂。

糠醛是一种混合控制性植物缓蚀剂,最初从米糠与稀酸共热制得,其他农副产品如麦秆、玉米芯等都用来制取糠醛。

单独使用时环视效果并不理想,但与六次甲基四胺复配后,环视性能大为改善。

香草醛是香草属香料中的关键部分,分子中含有芳环、羰基、甲氧基和羟基等多个吸附中心,对HCl中金属 Al 的腐蚀具有明显的阻抑作用。

周欣、何晓英等用电位扫描法研究了在盐酸腐蚀介质中,单组分肉桂醛缓蚀剂以及它与苯扎溴铵的协同效应对X60碳钢缓蚀作用的影响,并探讨了协同缓蚀机理。

结果表明,肉桂醛对X60碳钢在酸性腐蚀介质中有一定的缓蚀作用,经过与苯扎溴铵进行复配,缓蚀率有较大的提高,苯扎溴铵对肉桂醛有缓蚀协同效应,加速了肉桂醛在 X60碳钢电极表面的吸附,提高了缓蚀率。

建凤等用电化学方法测定糠醛在盐酸溶液中对20#碳钢的缓蚀作用,糠醛作为缓蚀剂,具有明显的缓蚀性能,但单独使用时效果不显著,与六次甲基四胺复配之后,在5%HCl溶液中,室温至 30℃围缓蚀效果显著提高。

从糠醛缓蚀性能极化曲线可看出,糠醛在增大了阴极极化的同时,也增大了阳极极化,对阴极过程和阳极过程均有抑制作用,说明了糠醛属于一种混合控制型植物缓蚀剂。

3.2铜缓蚀剂无机盐类缓蚀剂主要用于铜在中性溶液中的缓蚀。

从 20世纪 20年代起 ,砷的化合物作为铜系金属缓蚀剂开始使用。

后来应用的有亚硫酸钠、硫化钠、铬酸钠等。

为了保护铜不受海水和冷却水的腐蚀,也使用过硅酸盐、铬酸盐、六偏磷酸钠、偏磷酸钠和硝酸钠等作为缓蚀剂。

随着工业应用和研究的不断深入,相继出现磷酸盐系列、铁盐系列和无机复配系列缓蚀剂。

20 世纪 80年代以来 ,无机类缓蚀剂的研究主要侧重于生态环境无污染的无机化合物。

其中 ,钼酸盐、钨酸盐及它们的复配是目前应用较好的环保型缓蚀剂。

有机缓蚀剂大多是含有 N、O、S、P等极性基团或不饱和键的有机化合物 ,极性基团和不饱和键中的 ?键可进入 Cu的空轨道形成配位键 ;而非极性基团则亲油疏水 ,这些有机物在铜基材表面定向吸附。

特别是发生/ 二次化学作用后 ,形成保护性的吸附膜 ,从而阻止水分和腐蚀性物质接近铜合金表面,起到缓蚀作用。

有机缓蚀剂种类较多 ,按照使用方式和化合物结构可分为唑类缓蚀剂、聚合物膜型缓蚀剂和自组装膜型缓蚀剂三类。

3.3油田缓蚀剂的研究由于油田腐蚀的类型众多,原因复杂,因此必须研究适合多种环境的高效缓蚀剂。

谦定等合成了一种新型曼尼希碱,将该曼尼希碱与丙炔醇及有机增效剂复配后得到国未见报道的高效油气井酸化缓蚀剂。

伍嘉等研制出一种溶解分散性良好、用量少、缓蚀效率高的酸化缓蚀剂,达到SY/T5405— 1996标准中的一级标准。

煜发明了一种油田缓蚀剂,该缓蚀剂是由咪唑啉季铵化改性产物和有机膦酸盐类共聚物按照一定比例复配而成,由于其特殊的分子结构,所以既能防止H2S和 SRB造成的腐蚀,又能防止 CO 和不均匀结垢造成的腐蚀,缓蚀性能优良,成本低。

Y .K .Agrawal 等研制出一种含 N 的双水醛缓蚀剂,该缓蚀剂在硫酸溶液中对锌起阴极抑制作用,由于一 CH 和一 OH 基团的作用,在最优条件下使用时,缓蚀效率可达 99%以上。

F .Bentiss 等 研制了 3种 4一氢一 1,2 ,3一三唑衍生物,发现其在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能良好,缓蚀效率可高达99.6%。

随着油井的加深, 井下温度升高, 高温井下腐蚀开始引起人们的注意, 研制高性能的耐高温缓蚀剂便提上了日程。

利用高科技测试方法, 不断有新型缓蚀剂问世,β- 二乙胺基现酰苯即为一种新型高温酸化缓蚀剂。

丽萍提出以曼尼希碱作主剂与醛胺缩合物按一定比例复配,可得到一种红棕色透明液体,在120℃,2 -1,在 90℃时,腐蚀速度 ≤3g ×(h ×16MPa ,pH 值 5~ 7时,腐蚀速度 ≤15g ×(h ×m )2 -1,被认为是一种优良的缓蚀剂。

高建村等以曼尼希反应为主的多步反应合成m)出同系列缓蚀剂母液,配制成 5种系列新型油气田耐高温酸化缓蚀剂,性能都能够满足高温、浓酸条件下,对 N80钢管的酸化缓蚀要求。

3.4 稀土金属缓蚀剂的研究稀土缓蚀剂的研究始于 1984 年对铝合金的防腐而进行的,澳大利亚航空研究实验室材料学部( ARL )的 Hinton 等最早做了这方面的研究工作,用失重法将A7075 铝合金在浓度为 0.1mol /L 的NaCl 溶液中浸泡 21d 后,发现低浓度的稀土 金属盐的存在, 可以使铝合金的腐蚀速率大幅度降低。

并且观察到铝合金表面形成了黄色的膜,这种膜的耐蚀性能比铝合金表面自然形成的氧化膜要更耐腐蚀,分析表明膜主要是由铈的氧化物和氢氧化物组成,铈的价态包括+3价和+ 4价。

20世纪 80年代中期,Hinton 等采用开路电位下的浸泡和阴极极化等方法在铝合金表面形成稀土金属膜,发现膜层中主要含有稀土金属氧化物、 氢氧化物和氧化铝,然后比较了 Ce 3+ 、La 3+ 、Nd 3+、 Pr 3+ 、Y 3+等稀土金属离子对铝合金的缓蚀作用,发现 Ce3+的缓蚀效果最好。

2001年Aballe 等研究了氯化镧和氯化铈的混合物在质量分数为 3.5%的氯化钠溶液中对 AA5083铝镁合金的缓蚀作用,发现在氯化镧和氯化铈的质量比为 1∶ 1时(总质量浓度为 500 mg/L)的缓蚀效率最高。

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