缓蚀剂种类,作用原理(图文)详解

前言：

缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。

它的用量很小(0.1%～1%)，但效

果显著。主要用于中性介质（锅

炉用水、循环冷却水）、酸性介

质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件

除锈用的酸浸溶液）和气体介质

（气相缓蚀剂）。缓蚀效率愈大，

抑制腐蚀的效果愈好。有时较低剂量的几种不同类缓蚀剂配合使用可获得较好的缓蚀效果,这种作用称为协同效应；相反地,若不同类型缓蚀剂共同使用时反而降低各自的缓蚀效率，则称为拮抗效应。缓蚀剂可按作用机理或保护被膜特性进行分类。

常见种类

① 钝化剂：一般是无机类的强氧

化剂.

例如,铬酸盐、硝酸盐、钼酸盐等.

它们的作用就是使腐蚀介质具有

更强的氧化性,使金属表面保持完

整的氧化膜.其作用和电化学的阳

极保护异曲同工.

② 有机缓蚀剂：其中包括酸洗缓蚀剂和抗蚀油脂.

钢铁的酸洗是许多加工过

程的必不可少的预处理工

序,目的是除去钢铁表面的

氧化物,但这个过程必然也

会使金属本身受到腐蚀.为

了减少金属的腐蚀,在酸洗

时必须加入缓蚀剂.

这种缓蚀剂通常有：邻位和对位的甲苯硫脲、丙硫醚、二戊基胺、甲醛、对位硫甲酚等.

其作用机理是：缓蚀剂被普遍地吸附于钢铁的表面,使得钢铁酸洗时引起腐蚀的电极反应受到阻化.有的缓蚀剂可以提高氢的超电压,使氢离子还原的阴极反应受阻；有的缓蚀剂可使铁氧化为二价铁离子的反应受阻,使阳极极化.但一般认为,缓蚀剂可以同时减慢阴极和阳极的反应,使钢铁的腐蚀速率明显降低.抗蚀油脂用于金属材料和制件在运输和贮藏期间的暂时防腐,它主要由油、脂或蜡等加入少量有机添加剂组成.这种有机添加剂一般是极性化合物,可吸附于金属表面.

其作用机理相似于酸洗缓蚀剂,所不同的是,要求抗蚀油脂中的添加剂在近中性的条件下发生作用,而酸洗缓蚀剂要求在酸性条件下发生作用.作为抗蚀油脂中的添加剂的有机物质通常为：有机胺类、

环烷酸锌、各种石油产品氧化的产物、磺化油的碱金属和碱土金属的盐等.

③ 气相缓蚀剂：气相缓蚀剂是一

种能挥发,但蒸气压较低且其蒸气

具有防腐作用的物质.

它主要用于重要机器零件（如轴

承等）在贮藏和运输过程中的防

腐.其防腐机理并不十分清楚,主要还是和气相缓蚀剂在金属表面的吸附有关.最有效也是使用最广的一种气相缓蚀剂是亚硝酸二环己烷基胺,这是一种无毒无气味的白色结晶,挥发较慢,在较好的封闭包装空间中,室温下对钢铁制件可以有一年的有效防腐期.它的缺点是,会加速一些有色金属如锌、锰、镉等的腐蚀,所以在使用时应特别注意制件中有无有色金属.

配方

配方以阻垢缓蚀剂xt-309为例：

原理

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。）

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。

有机缓蚀剂的作用原理

1吸附性缓蚀剂的作用原理

缓蚀剂的吸附可以分为两类：起因于静电引力和范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。

吸附性缓蚀剂的作用原理缓蚀剂的吸附可以分为两类：起因于静电引力和范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。

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。

有机缓蚀剂分子中大部分含有氧、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。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Ecorr很低，缓蚀剂就被还原在金属表面上，三苯烷基磷离子(C6H5)3P+R在阴极上物理吸附并被还原。成为：(C6H5)3P+R + 2e + H+ → (C6H5)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CH2CH(OH)(PO3Na2)2有与聚磷酸盐相似的防蚀作用，它们Zn2+与共存时防蚀效果更为显著。

气相缓蚀剂的作用机理

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。