缓蚀剂-new2008

4.1.2 阴极去极化型钝化剂 阴极去极化型钝化剂的作用原理是, 阴极去极化型钝化剂的作用原理是,当中 性的含氧水溶液中加入阴极去极化型钝化剂 钝化剂促进阴极反应, 使金属处于钝态, 时 , 钝化剂促进阴极反应 , 使金属处于钝态 , 从而降低了金属阳极溶解电流 从而降低了金属阳极溶解电流
属于阴极去极化型钝化剂的有, 属于阴极去极化型钝化剂的有,亚硝酸 阴极去极化型钝化剂的有 硝酸盐, 高价金属离子如Fe 盐 , 硝酸盐 , 高价金属离子如 3+ , Cu2+ ; 在酸性溶液中钼酸盐, 在酸性溶液中钼酸盐 , 钨酸盐和铬酸盐也 属这类缓蚀剂. 属这类缓蚀剂. 同样阴极去极化型钝化剂用量不足时, 同样阴极去极化型钝化剂用量不足时 , 也会导致腐蚀加速,使用时应充分注意. 也会导致腐蚀加速,使用时应充分注意.
2.2 缓蚀剂的后效性能 缓蚀剂的后效性能是指当缓蚀剂的浓 度由其正常使用浓度大幅度降低后, 度由其正常使用浓度大幅度降低后 , 仍 能保持缓蚀作用的一种能力. 能保持缓蚀作用的一种能力. 缓蚀剂的后效性能也可以用缓蚀剂能 保持缓蚀能力的最小浓度来表示. 保持缓蚀能力的最小浓度来表示. 测定方法: 测定方法:测定金属试样在腐蚀介质 含缓蚀剂) ( 含缓蚀剂 ) 中的腐蚀速率与时间变化 曲线. 曲线.
4. 缓蚀剂的作用机理
缓蚀剂的作用主要理论有: ○ 缓蚀剂的作用主要理论有: 吸附理论; 成膜理论; 电化学理论. ①吸附理论;② 成膜理论;③ 电化学理论.
4.1 阳极型缓蚀剂
4.1.1 阳极抑制型钝化剂 阳极抑制型钝化剂的作用原理是当溶液中 加入阳极抑制性钝化剂时, 加入阳极抑制性钝化剂时 , 钝化剂将使金属 表面发生氧化, 形成一层致密的氧化膜, 表面发生氧化 , 形成一层致密的氧化膜 , 提 高了金属在腐蚀介质中的稳定性, 高了金属在腐蚀介质中的稳定性 , 从而抑制 了金属的阳极溶解. 了金属的阳极溶解.
4.3 混合型缓蚀剂
混合型抑制型缓蚀剂作用原理是同时阻滞阴极反应 混合型抑制型缓蚀剂作用原理是同时阻滞阴极反应 抑制型 和阳极反应.这类缓蚀剂多数是有机化合物, 和阳极反应.这类缓蚀剂多数是有机化合物,它们的沉 淀膜常由缓蚀剂分子上的反应基团与腐蚀反应生成的金 属离子相互作用而形成.例如, 羟基喹啉在碱性介质 属离子相互作用而形成.例如,δ-羟基喹啉在碱性介质 中对铝的缓蚀作用.此外,铝酸钠, 中对铝的缓蚀作用.此外,铝酸钠,硅酸盐均属于混合 型缓蚀剂. 型缓蚀剂.
1.1.2 缓蚀剂的特性 (1) 缓蚀剂的选择性 (2) 缓蚀剂的配伍性 (3) 缓蚀剂的协同效应与拮抗效应 (4) 缓蚀剂的有效性 有效作用时间; 有效作用时间; 有效作用浓度; 有效作用浓度; 有效作用面积. 有效作用面积.
1.1.3 实用缓蚀剂应具备的条件 不允许与废水排放标准相抵触; ⑴ 不允许与废水排放标准相抵触; 在静止,流动两种条件下, ⑵ 在静止,流动两种条件下,均有高 的缓蚀效率; 的缓蚀效率; 低浓度下也能发挥缓蚀效果; ⑶ 低浓度下也能发挥缓蚀效果; 浓度范围广,即使偏离适宜浓度, ⑷ 浓度范围广,即使偏离适宜浓度, 也不会促进孔蚀或腐蚀; 也不会促进孔蚀或腐蚀; 不会产生孔蚀或局部腐蚀; ⑸ 不会产生孔蚀或局部腐蚀; 在高温水中也有缓蚀效果; ⑹ 在高温水中也有缓蚀效果;
vo v × 100 % z = vo v = (1 ) × 100 % vo
(2-1) )
γ = v0 /v = 1/(1 - z)
(2-2) )
从该式可知: 从该式可知: z=100%时,v=0 时 腐蚀被完全抑制 0<z<100%时,v<vo 有抑制腐蚀的效果 时 z=0时,v=vo 时 无抑制腐蚀效果 z < 0%时,v > vo 加速腐蚀(腐蚀促进剂) 加速腐蚀(腐蚀促进剂) 时 由式( ) 越大, 由式(2-1)和(2-2)可以看出,缓蚀效率 越大, )可以看出,缓蚀效率z越大 抑制系数γ也就越大 也就越大. 抑制系数 也就越大. 测定方法:腐蚀速率(深度 深度)法 腐蚀失重法, 测定方法:腐蚀速率 深度 法,腐蚀失重法, 腐蚀电流法. 腐蚀电流法.
3 缓蚀剂的分类
3.1 按缓蚀剂的化学性质分类 1)无机缓蚀剂 ) 铬酸盐, 重铬酸盐, 硝酸盐, 亚硝 铬酸盐 , 重铬酸盐 , 硝酸盐 , 酸盐,磷酸盐,聚磷酸盐,钼酸盐, 酸盐,磷酸盐,聚磷酸盐,钼酸盐,硅 酸盐,碳酸盐. 酸盐,碳酸盐. 2)有机缓蚀剂 ) 胺类,醛类,膦类,炔醇类, 胺类,醛类,膦类,炔醇类,杂环 化合物. 化合物.
1.2.2 缓蚀剂保护的局限性 ⑴ 缓蚀剂对材料/环境体系有及强的针对性; 缓蚀剂对材料 环境体系有及强的针对性; 环境体系有及强的针对性 ⑵ 缓蚀剂一般只用在封闭和循环或半循环的体 系中; 系中; 缓蚀剂一般不适用于高温环境, ⑶ 缓蚀剂一般不适用于高温环境 , 多数应在 150℃以下使用; ℃以下使用; ⑷ 对于不许可污染产品及生产介质的场合不宜 采用; 采用; ⑸ 要考虑缓蚀剂对环境有无污染及废液回收与 处理问题; 处理问题; ⑹ 在强腐蚀介质(如酸)中,不宜用缓蚀剂作 在强腐蚀介质(如酸) 长期保护. 长期保护.
3.4 按缓蚀剂的物理状态分类
1)油溶性缓蚀剂——用作防锈油脂 )油溶性缓蚀剂 用作防锈油脂 2)气相缓蚀剂 )气相缓蚀剂——用作封装与包装 用作封装与包装 3)水溶性缓蚀剂 )水溶性缓蚀剂——常用作水处理剂 常用作水处理剂 3.5 其他分类 1)根据使用介质分类 酸性缓蚀剂,中性缓蚀剂, 酸性缓蚀剂 中性缓蚀剂, 缓蚀剂, ) 碱性缓蚀剂,油溶性缓蚀剂,气相缓蚀剂. 碱性缓蚀剂,油溶性缓蚀剂,气相缓蚀剂. 2)根据应用范围分类 酸洗缓蚀剂,油气井酸化缓 酸洗缓蚀剂, ) 蚀剂,石油化工工艺缓蚀剂,油田注水缓蚀剂, 蚀剂,石油化工工艺缓蚀剂,油田注水缓蚀剂,油 田集输管线缓蚀剂,锅炉缓蚀剂, 田集输管线缓蚀剂,锅炉缓蚀剂,循环冷却水缓蚀 剂. 3)根据对生态环境的影响分类 )
2. 缓蚀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的性能指标
2.1 缓蚀效率 缓蚀剂的缓蚀效率就是有缓蚀剂 存在时腐蚀速度的下降值,与未加缓 存在时腐蚀速度的下降值 与未加缓 蚀剂时腐蚀速度之百分比. 蚀剂时腐蚀速度之百分比. 缓蚀剂的保护效果用缓蚀效率( ) 缓蚀剂的保护效果用缓蚀效率(z) 或抑制系数( )表示. 或抑制系数(γ)表示.
3.2 按缓蚀剂的电化学机理分类 1)阳极型缓蚀剂;2)阴极型缓蚀剂; )阳极型缓蚀剂; )阴极型缓蚀剂; 3)混合型缓蚀剂. )混合型缓蚀剂.
3.3 按缓蚀剂在金属表面形成保护膜的机理特 征分类
1)氧化(膜)型缓蚀剂 )氧化( 通过与金属表面反应形成致密的, 通过与金属表面反应形成致密的 , 附着性好的 氧化膜而阻滞金属腐蚀的一类物质叫氧化膜型缓蚀 剂. 2)沉淀(膜)型缓蚀剂 )沉淀( 与介质中腐蚀产物的离子反应并在金属表面生 成具有一定保护作用的难溶化合物膜而阻滞金属腐 蚀的一类物质叫沉淀膜型缓蚀剂. 蚀的一类物质叫沉淀膜型缓蚀剂. 3)吸附(膜)型缓蚀剂 )吸附( 能强烈吸附在金属表面形成吸附层而阻滞金属 腐蚀的一类物质叫吸附膜型缓蚀剂. 腐蚀的一类物质叫吸附膜型缓蚀剂.
当缓蚀剂加入到介质中, 当缓蚀剂加入到介质中,由于分子结构的关 系,分子带极性基的一端即被金属表面所吸附 而使分子疏水的一端向上形成定向排列. 而使分子疏水的一端向上形成定向排列.结果 就使得介质被缓蚀剂的分子排挤出来, 就使得介质被缓蚀剂的分子排挤出来,将介质 与金属表面隔离开,使金属腐蚀速度减小. 与金属表面隔离开,使金属腐蚀速度减小.
属于阴极型缓蚀剂的有: 属于阴极型缓蚀剂的有: 阴极型缓蚀剂的有 的盐, ⑴ Ca,Mg,Zn,Mn和Ni的盐,在中性介 , , , 和 的盐 质中这些盐能与氧去极化反应形成的OH-离子 质中这些盐能与氧去极化反应形成的 作用, 作用 , 在金属表面的阴极区形成致密的沉淀 抑制了氧的去极化作用, 膜 , 抑制了氧的去极化作用 , 从而减少了腐 蚀速度. 蚀速度. 等金属盐, ⑵ As,Sb,Bi和Hg等金属盐,在酸性介质 , , 和 等金属盐 常以As, , 的形式析出在阴极上 的形式析出在阴极上, 中 , 常以 , Sb, Bi的形式析出在阴极上 , 使阴极析氢过电压增大, 氢离子还原受阻, 使阴极析氢过电压增大 , 氢离子还原受阻 , 从而达到缓蚀目的. 从而达到缓蚀目的. 除氧剂Na ⑶ 除氧剂 2SO3和N2H4,它们在中性介质 中与氧发生化合,消耗了溶液中的氧, 中与氧发生化合,消耗了溶液中的氧,从而 抑制了氧去极化反应. 抑制了氧去极化反应.
防腐蚀工程师资格培训专题讲座
缓 蚀 剂 保 护 技 术
主讲:卢燕平 主讲:
内容
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缓蚀剂及其特点 缓蚀剂的性能指标 缓蚀剂的分类 缓蚀剂的作用机理 缓蚀剂的应用
1.缓蚀剂及其特点 1.缓蚀剂及其特点
1.1 缓蚀剂概念 1.1.1 定义
"凡在介质中添加少量能明显降低介质的侵蚀 性,防止金属腐蚀的物质称之为缓蚀剂". 防止金属腐蚀的物质称之为缓蚀剂" "缓蚀剂是一种以适当浓度和形式存在于环 介质) 境 ( 介质 ) 中 , 即可以防止或减缓腐蚀的化学物 质或复合物" 美国ASTM标准) ASTM标准 质或复合物"(美国ASTM标准). 特点:添加量很低,在介质中浓度很低, 特点 : 添加量很低 , 在介质中浓度很低 , 阻止腐 蚀的效果显著. 蚀的效果显著.
阳极抑制型钝化剂包括: 阳极抑制型钝化剂包括: 氧化性物质:铬酸盐,重铬酸盐, 氧化性物质: 铬酸盐,重铬酸盐,硝 酸钠,亚硝酸钠. 酸钠,亚硝酸钠. 非氧化性物质:磷酸盐,硅酸盐, 非氧化性物质:磷酸盐,硅酸盐,硼 酸盐,碳酸盐,苯甲酸盐,肉桂酸盐. 酸盐,碳酸盐,苯甲酸盐,肉桂酸盐. 值得注意的是, 值得注意的是,当钝化剂用量不足时 将会使金属表面氧化程度不一致而构成 大阴极小阳极的腐蚀原电池, 大阴极小阳极的腐蚀原电池,反而会引 起阳极腐蚀电流密度增大, 起阳极腐蚀电流密度增大,以致造成带 来局部腐蚀(孔蚀)的危险,所以, 来局部腐蚀(孔蚀)的危险,所以,阳 极型钝化剂是一种"危险型" 缓蚀剂. 极型钝化剂是一种"危险型" 缓蚀剂.
4.2 阴极型缓蚀剂
阴极型缓蚀剂的作用主要在于控制阴极过 程的进行,增大阴极极化, 程的进行,增大阴极极化,它并不改变阳极的 面积.因此, 面积.因此,添加缓蚀剂的浓度即使不够也没 有发生局部腐蚀的危险. 有发生局部腐蚀的危险.所以这一类缓蚀剂有 人称之为"安全型" 缓蚀剂. 人称之为"安全型" 缓蚀剂.
防蚀膜层不能过厚, ⑺ 防蚀膜层不能过厚,不能阻碍 管道的热传导; 管道的热传导; 对已锈蚀的物体也有缓蚀效果; ⑻ 对已锈蚀的物体也有缓蚀效果; ⑼ 不能给细菌赋予营养; 不能给细菌赋予营养; 长时间使用不分解; ⑽ 长时间使用不分解; 价廉. ⑾ 价廉.
1.2 缓蚀剂保护技术特点 ○在腐蚀介质中添加少量的具有 某些特殊性质的无机或有机化学物 质或化学合成物质以达到降低或减 少金属材料腐蚀速度的方法或技术, 少金属材料腐蚀速度的方法或技术, 叫做缓蚀剂保护技术 缓蚀剂保护技术. 叫做缓蚀剂保护技术. 1.2.1 缓蚀剂保护的优点 用量少,保护效果好; ⑴ 用量少,保护效果好; 使用方便,投资小; 用途广. ⑵ 使用方便,投资小;⑶ 用途广.
4.4 有机缓蚀剂 通常以有机物质作为缓蚀剂, 通常以有机物质作为缓蚀剂,称其为有 机缓蚀剂.如胺类,亚胺类,醛类, 机缓蚀剂.如胺类,亚胺类,醛类,杂环 化合物,咪唑类,有机硫化物等. 化合物,咪唑类,有机硫化物等.有机缓 蚀剂因为有在金属表面进行吸附的特性, 蚀剂因为有在金属表面进行吸附的特性, 所以又称为吸附型缓蚀剂. 所以又称为吸附型缓蚀剂. 按照吸附理论, 按照吸附理论,认为有机缓蚀剂的分子 是由两部分组成的: 是由两部分组成的:一部分是容易被金属 表面吸附的极性基(亲水基) 表面吸附的极性基(亲水基),另一部分 是疏水的(或亲油的)有机原子团( 是疏水的(或亲油的)有机原子团(例如 烷基) 烷基).