缓蚀剂分类

[db:作者] / 2023-01-09 00:00

缓蚀剂的分类金属材料或制件在周围环境介质的作用下，逐渐产生的损坏或变质现象称为腐蚀。腐蚀给人们带来巨大的经济损失，耗竭了宝贵的能源与资源。为使损失降到最低，国内外学者创造和发展了多种防腐蚀措施，其中，缓蚀剂是应用广泛、效果较显著的手段之一。

缓蚀剂又称腐蚀抑制剂，是添加到腐蚀介质中能抑制或降低金属腐蚀过程的一类化学物质，常用于冷却水处理、化学研磨、电解、电镀及酸洗等行业。

缓蚀剂分类

缓蚀剂的种类很多，按照缓蚀剂在金属表面所形成的保护膜的成膜机理可分为钝化膜型缓蚀剂，沉淀膜型缓蚀剂，吸附膜型缓蚀剂。有关各类膜的性质和实例见表6-1。

表6-1 缓蚀剂按表面膜的种类分类

①钝化膜型缓蚀剂又称氧化膜型缓蚀剂，简称钝化剂，为无机强氧化剂，包括铬酸盐(因有毒已被禁用或限制使用)、钼酸盐、亚硝酸盐、钨酸盐等。在反应中比较容易被还原的强氧化剂才能作钝化剂。钝化剂作用于金属表面时，将其氧化成一层耐腐蚀的膜，这层膜一般较致密，能使金属的阳极产生一定的超电压。所以，钝化剂是阳极极化剂，对金属材料起阳极保护作用。钝化剂一般对可钝化金属(铁族过渡性金属)有良好的保护作用，而对于不钝化金属如铜及其合金、锌等非过渡性金属没有多大效果。

在冷却水处理中，氧化剂的浓度必须超过临界钝化浓度才能实现钝化，否则有加速腐蚀的倾向。如在氯化物的溶液中，加入不足量的铬酸盐往往会引起强烈的局部腐蚀，特别是在金属的切边和水线处更易发生，而且有时总的腐蚀量也可能会增加。所以，作氧化剂的缓蚀剂浓度一般要高些。

②沉淀膜型缓蚀剂这类缓蚀剂包括磷酸盐、硅酸盐、锌盐、苯并噻唑、三氮唑等，低浓度的铬酸盐也可通过生成沉淀膜起缓蚀作用，故也属于沉淀膜型。沉淀膜型的缓蚀剂添加到冷却水中之后，能与介质中的有关离子(如钙、铁、CO32-和OH-等)反应，并在金属表面上的阴极区形成抑制腐蚀的沉淀膜，该种膜一般要比氧化膜厚，但其致密性和附着力则比氧化膜差得多，所以防腐效果一般比钝化膜差。为形成完整的沉淀膜，一般要求水中某种特定离子的浓度不能低于某一范围。如聚磷酸盐作沉淀膜型缓蚀剂使用时，钙与聚磷酸盐之摩尔比应在0.2以上，否则缓蚀效果不好。

此外，只要介质中还存在着能与缓蚀剂组分反应生成沉淀的离子，沉淀膜就会不断加厚，由此可能造成结垢并引起垢下腐蚀。通常这类缓蚀剂要和去垢剂共同使用，才能有较好的保护效果。多种沉淀膜缓蚀剂同时使用，会在一种膜上再加上另一种膜，或用另一种膜去增强或修补已形成的膜，使防腐效果更佳，这种作用称为增效作用。

③吸附膜型缓蚀剂吸附膜型缓蚀剂分子中有极性基团，能在金属表面吸附成膜，并由其分子中的疏水基团来阻碍水和去极剂达到金属表面，保护金属。这类缓蚀剂一般都是有机化合物，包括有机胺、硫醇类、木质素类葡萄糖酸盐等。大多数吸附膜都是有机缓蚀剂，分子结构中都含有亲水基团，如-OH、-NH2、＝NH或≡N和-COOH等，又具有憎水基团，如烷基、苯基等。此类缓蚀剂在冷却水中分散后，亲水基吸附在金属表面，憎水基向外，因而形成吸附膜，将金属和腐蚀环境隔开而起缓蚀作用。

按缓蚀剂的化学组成和结构分类，我们常把缓蚀剂分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两类。无机缓蚀剂主要有铬酸盐/重铬酸盐、硝酸盐/亚硝酸盐、磷酸盐/聚磷酸盐、钼酸盐、硅酸盐等；有机缓蚀剂主要有胺类、醛类、膦类、杂环化合物、咪唑啉类等。

按照缓蚀剂的化学组成和结构分类显然有助于研究合成新的缓蚀剂，确定含有复杂组分缓蚀剂混合物的主要成分，但实际上用作缓蚀剂的物质通常是由于它们在介质中或在金属表面上发生了化学变化，从而使它们成为缓蚀剂。也就是说缓蚀剂的缓蚀作用，除了与缓蚀剂本身的化学组成和结构密切相关外，还与介质和金属材料的性质有着紧密的联系。所以，我们不能根据具有某一特定组成和结构的缓蚀剂来判断其适用于何种金属或介质。

根据缓蚀剂缓蚀反应发生的是阴极反应或是阳极反应或二者兼而有之，缓蚀剂则可分为阴极型缓蚀剂、阳极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。

①阳极型缓蚀剂如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐等无机缓蚀剂，能降低阳极金属的电极电位，使腐蚀电位增加，达到钝化缓蚀的目的。阳极缓蚀剂应用广泛，但若用量不足，不能充分覆盖阳极表面，由于暴露在介质中的阳极面积远小于阴极面积，从而形成小阳极大阴极的腐蚀电池，反而会加速金属的局部腐蚀；而用量太大则毒性较大，污染环境，因此此类缓蚀剂又被称为“危险的缓蚀剂”。

②阴极型缓蚀剂如聚磷酸盐、硫酸锌、酸式碳酸钙等。阴极型缓蚀剂通常是缓蚀剂的阳离子移向阴极表面，并形成化学的或电化学的沉淀保护膜，随着厚度的增加，阴极释放电子的反应被阻挡，从而抑制金属腐蚀。这类腐蚀剂在用量不足时不会加速腐蚀，故又称为“安全的缓蚀剂”。

③混合型缓蚀剂如胺类、硫醇、硫醚、硫脲、琼脂等，能吸附在清洁金属表面形成单分子膜，阻止电子的转移，达到缓蚀的目的。该类缓蚀剂对阴极过程和阳极过程同时起抑制作用，虽然腐蚀电位变化不大，但腐蚀电流却降低很多。

按照使用的介质分类，有酸性、中性、碱性水溶液及非水溶液和气相缓蚀剂。表6-2表明，不同的介质应选用不同的缓蚀剂。

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