缓蚀剂

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。

如含有砷离子(As3+)、锑离子(Sb3+)等无机酸洗缓蚀剂的作用原理是这些阳离子在电池的阴极区被还原成中性原子并沉积在电极上，使旷离子从阴极得电子的放电反应变得十分困难，从而使整个电化学氧化还原反应的速度大为减缓。

而含有极性基团的有机化合物如硫脲、吡啶的缓蚀机理则要复杂得多，目前正处在研究和争议之中，但一般认为这些有机化合物的缓蚀作用与表面活性有关，表面活性使这些物质能在金属溶液界面上的活性区域发生吸附，其结果是使原来在界面活性区域发生的电化学反应受到强烈阻滞而大大降低金属电化学腐蚀的速度。

如常见的含有胺基的缓蚀剂在酸液中其极性基团可吸附在金属表面，而其憎水的非极性基团在金属表面定向排列成憎水层，排斥酸性介质的腐蚀。

由于带正电的胺离子吸附于金属表面微电池的阴极区，阻止氢离子向阴极表面靠拢和放电使析氢腐蚀难以发生。

许多性能良好的缓蚀剂兼有表面吸附成膜，改变金属腐蚀电位阻止电化学腐蚀反应中的阳极金属溶解，阴极氢离子放电析出氢气的作用往往是多种作用协同的结果。

根据缓蚀剂阻滞的具体电极反应不同，把缓蚀剂分为三类：使阳极反应受阻的称为阳极型缓蚀剂；使阴极反应受阻滞的缓蚀剂称为阴极型缓蚀剂；使阴、阳极反应同时受阻的称为混合型缓蚀剂。

也可以根据组成分为无机和有机两类。

而根据缓蚀剂在金属表面形成保护膜的成膜机理把它分
为钝化膜，沉淀膜和吸附膜三类。

二、酸洗缓蚀剂的组成
目前工业上应用的酸洗缓蚀剂早已不是单一缓蚀剂组成的产品，而是由缓蚀剂、溶剂、表面活性剂以及其他添加剂多种组分组成的。

其中缓蚀剂主要有乌洛托品、醛—胺缩聚物、硫脲及其衍生物、吡啶、喹啉及其衍生物以及用化工下脚料加工的缓蚀剂等几大类。

1．乌洛托晶
化学名称为六次甲基四胺，分子式(CH2)6N4，是已使用一个多世纪的传统酸洗缓蚀剂。

是一种白色结晶粉末，几乎无臭味，对皮肤有刺激性，可溶于水、乙醇，在263℃升华并部分分解。

由于它无毒、无异味，适合用于食品工业的蒸汽锅炉，生活热水锅炉，宾馆、饭店的，锅炉热交换器，蒸浴炉的酸洗中作缓蚀剂。

2．醛—胺缩聚物类
这类缓蚀剂是甲醛与苯胺在酸性介质中缩聚的产物，反应式为：
根据反应条件不同得到不同聚合度的产品。

商品名称为“∏B—5”和“北京—02”，沈。

1—D。

这类产品因苯胺和甲醛有毒性，反应如不充分造成产品中含有游离苯胺、甲醛对操作工人的健康和环境都有害，另外反应条件不同所得产品聚合度不同性能很难稳定是它的两个主要缺点。

3．硫脲及其衍生物
主要为硫脲和二邻甲苯硫脲。

商品名为“天津若丁”的缓蚀剂的主要成分为1，3-二邻甲苯硫脲。

其优点是缓蚀性能比硫脲好，但水溶性差使用不便。

硫脲与之相比，水溶性较好有
一定络合铜离子的能力。

但这类缓蚀剂总的看来缓蚀性能都不够理想。

中国生产的天津若丁有两种产品其中工读；P型若丁的组成为二邻甲苯硫脲26%，淀粉17%，食盐52%，平平加O 5%，适用于黑色金属及铜在硫酸、盐酸、磷酸、氢氟酸、柠檬酸中清洗时添加。

加入量为0.8%时对碳钢i铜的缓蚀剂大于；95%。

54牌天津若丁的组成为涸二邻甲苯硫脲25%，食盐50%，糊精20%，皂角粉5%·
4．吡啶及其衍生物
这类缓蚀剂的原料都是煤焦油、页母油炼制过程得到的副产物，主要有吡啶及喹啉等复谓杂成分。

把这些原料加入盐酸中或简单分离再混配成缓蚀剂。

有时也对吡啶烷基化制成烷墼涸吡啶季铵盐。

这类缓蚀剂的商品牌号叫“抚顺若丁”，一般有较好缓蚀幽6刁和酸溶解性能。

缺点是吡啶和喹啉都有臭味大的问题。

5．化工下脚料加工的缓蚀剂
是以化工、医药工业下脚料(含硫、氮的高分子化合物)经过适当改性和处理的产品子。

商品名为HS—415，IMC—4，HS—416，MS—406等。

优点是缓蚀效率较好，下脚料成本低，文可叫使废物得到利用，但成分过于复杂，性能难以稳定。

目前化学清洗中使用的酸洗缓蚀剂还有原化工部机械研究院自行研制的Lan—5和Lan —826等。

其中Lan—5是中国1974年研制成功的高效硝酸酸洗缓蚀剂，它是由乌洛托品、苯胺、硫氰酸钠三种组分按3：2：1，比例配成的，是用硝酸酸洗水垢中使用的一种较理想的缓蚀剂。

Lan—826是中国1984年开发的一种多用酸洗缓蚀剂，它在多种清洗用酚(无机酸、有机酸、氧化性酸、非氧化性酸)中都有高效缓蚀作用，并有优良的抑制渗氢和—抑制三价铁离子加速腐蚀作用的能力。

是一种相对密度为L06，气味小，毒性低，不燃不、爆，微碱性的淡黄色液体，已在中国工业清洗中得到广泛应用。

表8—9列举Lan—826缓蚀剂使用条伺及效果。

表8-9 Lan-826缓蚀剂使用条件及效果
序号清洗剂酸浓度/% 温度/℃Lan-826/% 腐蚀率/(mm/a) 缓蚀率/% 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
加氨柠檬酸
加氨柠檬酸-氟化氢铵
氢氟酸
盐酸
硝酸
硝酸-氢氟酸(8:2)
氨基磺酸
羟基乙酸
羟基乙酸-甲酸氟化氢铵
EDTA
草酸
磷酸
醋酸
硫酸3
1.8:
2.4
2
10
10
10
10
10
2:1:0.25
10
5
10
10
10 90
90
60
25
25
60
85
90
65
60
85
85
65 0.05 0.05
0.05
0.20
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25 0.31 0.39
0.69
0.74
0.13
0.24
0.46
0.38
0.74
0.16
0.40
0.93
0.52
0.67 99.6 99.3 99.4 99.4 99.9 99.9 99.7 99.4
99.2
96.4
99.9
98.9
99.9
巯基苯并噻唑(硫化促进剂，缓蚀增强剂MBT)。

它不仅对铜和铜合金有良好的缓蚀作用，而对钢铁在含量低于0.0l%时已有很强的缓蚀作用。

因此在钢铁与铜及铜合金清洗中都可以加入1%～2%的巯基苯并噻唑作缓蚀作用的增强剂。

三、钝化剂
1．钝化的机理
经化学清洗后的金属表面化学性质活泼很容易返锈，因此需要进行钝化处理，特别是在酸洗之后。

把金属由活泼状态转变成钝性状态的过程叫钝化。

通常在化学清洗之后用碱性亚硝酸钠或磷酸三钠对金属进行钝化处理。

铁发生钝化的原因是在表面形成一层不溶性氧化物的膜。

这层膜的生成使铁失去电子溶解的阳极反应受阻，而使腐蚀速度大为降低。

如在浓硝酸等氧化性药剂中处理时铁的表面形成250～300nm的Fe203钝化膜，而同样条件下处理的不锈钢表面形成90～100nm的钝化膜。

这些超薄的钝化膜具有完整、连续的特点，因而能保护金属基体不再受腐蚀的性能。

而在NaNO2、N2H4等还原性药剂中可以形成以Fe30：为主的钝化膜，其反应式为：3Fe2O3+NaN02==2Fe304+NaN03
6Fe203+N2H4==4Fe304+2H20+N2↑
2．车屯化剂
常用的钝化剂有联胺(N2H4)、亚硝酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等磷酸盐。

磷酸盐钝化剂含有各种正磷酸盐和聚磷酸盐，它们可与钢铁形成铁的磷酸盐膜，这种膜在空气中有很好的保护作用，但在水中会溶解。

以磷酸三钠为主体形成的碱性钝化膜水解后可在金属表面转化为以铁的氧化物为主的钝化膜。

因此由磷酸三钠和氢氧化钠组成的钝化剂能取得较好的钝化效果。

用碳酸钠钝化剂对清洗后的低压锅炉和热交换器进行钝化，在钢铁表面形成以氧化铁为．主的表面膜。

对大容量锅炉，必须采用挥发性药剂钝化，如做碱性处理钝化用联胺并用氨水调节pH 值。

中性水处理肘用双氧水进行钝化都形成氧化物钝化膜。

研究表明在亚硝酸钠浓度为1％%～2%，pH＝9～10，温度为60～?0*C钝化处理2～4h 条件下得到的钝化膜具有较好的耐蚀性能，是锅炉酸洗后进行钝化处理的最佳条件。

而用联胺及磷酸三钠做钝化剂形成的钝化膜耐蚀条件要差些，需要更长的钝化时间。

但亚硝酸钠有对环境污染问题，所以中小型锅炉酸洗后的钝化处理仍多选用磷酸三钠。

其他一些钝化处理剂配方见表8—10。

表8—10 常用钝化剂及钝化条件
序号钝化液组成/% 钝化条件序号钝化液组成/% 钝化条件
1 NAH2PO4 0.25
Na2HPO4 0.25
NaNO2 0.5
水余量65℃1h 3 NaNO2 3
甘油10
水余量
是一种增稠钝化剂，涂刷后保存护钢铁设备
2 Na2CO2 1
NaNO2 0.5
水余量
93℃1h 4 纤维素 5
NaNO2 0.5～1
三乙醇胺2～3
水余量30～40℃
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缓蚀阻垢剂
乙二胺四甲叉膦酸钠EDTMPS
Ethylene Diamine Tetra （Methylene Phosphonic Acid）Sodium
【CAS】1429-50-1
别名：乙二胺四亚甲基膦酸钠Dequest:2040
分子式C6H12O12N2P4Na8C 相对分子质量：655.53
编辑本段一、性能
EDTMPS是含氮有机多元膦酸，属阴极型缓蚀剂，与无机聚磷酸盐相比，缓蚀率高3~5倍。

能与水混溶，无毒无污染，化学稳定性及耐温性好，在200℃下仍有良好的阻垢效果。

EDTMPS 在水溶液中能离解成8个正负离子，因而可以与多个金属离子螯合，形成多个单体结构大分子网状络合物，松散地分散于水中，使钙垢正常结晶被破坏。

EDTMPS对硫酸钙、硫酸钡垢的阻垢效果好。

编辑本段二、质量指标
符合HG/T 3538-2003
项目指标
外观黄棕色透明液体
活性组分（以EDTMPS计）% ≥30.0
有机膦（以PO43- 计）% ≥10.0
亚磷酸（以PO33-计）% ≤ 5.0
磷酸（以PO43-计）% ≤1.0
PH值（1%水溶液）9.5-10.5
密度（20℃）g/cm3 ≥1.25
氯化物（以Cl-计）% ≤3.0
编辑本段三、应用范围与使用方法
EDTMPS用于循环水和锅炉水的缓蚀阻垢剂、无氰电镀的络合剂、纺织印染行业螯合剂和氧漂稳定剂。

在循环冷却水中单独投加时，一般剂量2~10mg/L。

EDTMPS与HPMA按1:3比例复配后，可用于低压锅炉炉内水处理。

EDTMPS也可与BTA、PAAS、锌盐等复配使用。

按每吨水加200g药剂的比例加入锅炉补充水中即可，使用时注意排污，要求每小时排污一次，每次5～10秒，如锅炉带垢运行可加大药剂用量，勤排污，运行10～20天后应停炉，人工把脱落下的水垢清理干净，防止污垢堵塞管道，然后转入正常运行。

有条件的可测炉水浓缩倍数，控制在10倍左右，其他参数按劳动部门有关规定调整（如炉水pH10～12等）。

加药水箱应为塑料制品，水泥材料的水池应作防腐处理，否则易被药剂侵蚀，从而使水的硬度增加。

锅炉补充水的总硬度应控制在200mg/L以内，若硬度过高可用石灰法或其他方法降低硬度，否则锅炉专用缓蚀阻垢剂TH-503的阻垢效果将受到影响。

四、其它类缓蚀阻垢剂
1.锅炉缓蚀阻垢剂
1.1 概述
运行中的锅炉常常有坚硬的水垢及腐蚀，这不但浪费燃料，影响锅炉出力，严重时会炸管，造成停炉事故。

大中小型锅炉阴止结垢及腐蚀，常用炉内化学处理方法，在炉水内加适量的防腐阴垢剂，降低炉水硬度软化水质，减少结垢及腐蚀，这种方法方便简单实用，深受用户欢迎。

1.2 锅炉缓蚀阻剂原理
锅炉缓蚀阻垢剂由碱性物质和有机物复配而成，本剂中加有缓蚀剂，防止受热面腐蚀。

本剂中的碱性物质，在炉内通过化学反应，与水中的钙、镁盐类反应生成水渣沉淀，通过排污排出炉外，降低水中钙。

镁离子的浓度，使其形不成水垢。

本剂中的有机物，会增加水渣的流动性，使之容易排出，同时有机物还会在金属表面形成
阻止层及保护膜，阻止受热面形成水垢，保护受热面不受腐蚀，保证了锅炉无腐蚀下正常运行。

本剂投入运行炉水中，长期运行中，也会与已生成的老垢发生化学反应，使老垢从锅炉传热面上剥落下来。

从这个意义上年，它又会起到除垢作用，尤其是硫酸盐和硅酸盐水垢严重的锅炉，使用缓蚀阻垢剂效果更明显。

1.3 用量
使用本剂应根据锅炉给水的水质硬度用药，一般可按下列要求用药：
1.给水硬度≤2mmol/L加本剂100克/吨水。

2.给水硬度每增加2mmol/L加药量增加85克/吨水。

3.在不清楚给水硬度情况下，按上述原则适应多加一些为宜。

1.4 使用方法
锅炉缓蚀阻垢剂有两种加药方法：
一种是带有水箱或水池，但无省煤器的锅炉，可把药直接加入水箱或水池中，随供水系统把药送入炉内；
另一种是用加药漏斗把药直接灌入炉内。

在加药前先把药用60－70oC热水化开，过滤一下，可采用间断加药法，即每班加一次，也可一次加足。

加药后应注意控制炉水指标，PH值在10-12之间，总碱度6-26mmol/L为宜。

同时定期排污，排污率一般保持在5-10%之间，每班至少一次，每一次不超过30-60秒，若排污后，水位无变化，应检查脱落的老水垢是否堵塞了管线，若管线堵塞，应及时采取措施。

1.5 注意事项
1、炉内处理，操作简单容易掌握，但操作人员必须认真负责，做到经常检查，化验，才能达到预期效果。

2、炉内水处理前，应尽量先除垢，以防老垢大量脱落堵塞管路，在压火停炉后要冲洗一次，并注意水位变化情况。

3、本剂不属危险品，不爆，不燃。

4、应存放在干燥通风处，防止雨淋及日晒。

编辑本段五、包装与贮存
EDTMPS用塑料桶包装, 每桶25kg或根据用户需要确定。

贮于室内阴凉处，贮存期十个月。