1、缓蚀剂3.5.1 缓蚀剂的定义、缓蚀效率和技术特性1.定义 指在腐蚀介质中，加入少量具有抑制金属腐蚀功能的一类无机物或有机物的总称2.缓蚀效率 Z-缓蚀效率， %K0-未加缓蚀剂时金属的腐蚀速率K-加有缓蚀剂后金属的腐蚀速率 3.协同效应与拮抗效应不同类型的缓蚀剂配合使用，可显著增加保护效果。 -协同效应如果不同类型的缓蚀剂配合使用，反而会降低各自的缓蚀效率。 -拮抗效应此外缓蚀剂还具有其他一些特性： 选择性- 某种缓蚀剂只在特定的材料- 介质体系才具备一定得缓蚀能力 配伍性- 与其他药剂共同存在是，不会产生沉淀、分层、交联等现象，也不影响各自效率 有效性- 与金属表面作用需要一定的作用时间；
2、缓蚀剂存在一个有效作用浓度4.缓蚀剂的技术特性 缓蚀剂的效果不受设备形状的影响。 向腐蚀介质中加入很少量的有机缓蚀剂就具有很好的缓蚀效果。 不同缓蚀剂的缓蚀作用不等于它们每个组分分别存在时作用的简单加和，而是得到显著的增强，即缓蚀剂的协同作用 缓蚀剂基本不改变腐蚀环境介质 腐蚀环境变化可以采用改变缓蚀剂种类和浓度达到保护效果 三种理论 成相膜理论：缓蚀剂与金属作用生成钝化膜或缓蚀剂与介质中离子反应形成沉淀膜而使金属腐蚀减缓 电化学理论：缓蚀剂对电极过程起阻滞作用 吸附理论：缓蚀剂在金属表面具有吸附作用，生成了一种吸附在金属表面的吸附膜，从而使金属腐蚀减缓 （1）阳极型缓蚀剂缓蚀机理 一种是缓蚀
3、剂本身作为氧化剂或以介质中溶解氧作为氧化剂是金属表面阳极形成钝态的氧化膜，称为氧化膜型缓蚀剂 阳极抑制型、阴极去极化型 另一种是缓蚀剂与阳极溶解下来的金属离子生成难溶性化合物膜，沉积在阳极部分表面抑制阳极反应，称为沉淀膜型阳极抑制缓蚀剂01KZEEKEKipipp ipplgiSSA AKikikEEk3ik2ik1 lgiS2Ak3ik3k2k1S3S1Ek2Ek1阳极抑制型缓蚀剂作用机理 阴极去极化型缓蚀剂作用机理（2 ）阴极型缓蚀剂作用机理一方面是腐蚀电位负移，另一方面是阴极极化曲线的斜率增大EEcorrEcorrKKiicorricorr与阳极型缓蚀剂的差别在于：阴极型缓蚀剂主要在金属
4、的活性溶解区起缓蚀作用，而阳极型缓蚀剂则是在钝化区起缓蚀作用电位-pH 图的原理0.40-1.2-1.6 0A腐钝免0.81.21.62.0-0.8-0.4-2 2 4 6 8 10 12 14 16O2/H2OFe3+Fe2+H+BFe2O3Fe3O4腐HFeO2pHFeab 电位-pH 图的应用（1 ）腐蚀区：金属不稳定，可随时被腐蚀；可溶离子、络合离子是稳定的。（2 ）免蚀区：金属处于稳定状态（3 ）钝化区：金属是否遭受腐蚀，取决于所生成的固态膜是否具有保护性 主要用途：预测反应的自发进行方向；估计腐蚀产物的成分；预测减缓或防止腐蚀的控制因素 电位-pH 图的局限（1 ）只能分析预测金属
5、腐蚀倾向的大小，不能预测腐蚀速度的大小（2 ）适用于分析金属- 水简单体系在室温下的腐蚀行为，除去 OH-以外的其他的阴离子（如 Cl- 、 SO42-等） ，也不能反映金属氧化物、氢氧化物等钝化膜的保护效果（3 ）只涉及纯金属，而工程上多使用合金（4 ）图中的 pH 值是指处于平衡状态的溶液 pH 值，而金属表面附近溶液的 pH 值与主题溶液的 pH 是有差别的。2.3.1 腐蚀电池的电极过程（1 ）阳极过程 阳极金属化学溶解或阳极钝化金属离子离开晶格转变为表面吸附原子M 晶格 M 吸附表面吸附原子越过双电层进行放电转变为水化阳离子M 吸附 +mH2O Mn+mH2O+ne 水化金属离子 M
6、n+mH2O 从双电层溶液侧向溶液深处迁移（2 ）阴极过程 吸收电子发生还原反应 H+的还原反应析氢反应2H+ +2e H2 氧的还原反应吸氧反应O2+2H2O+4e4OH- (中性或碱性溶液中 )O2+ 4H+ +4e2H2O(在酸性溶液中)高价离子的还原如： Fe3+ +e Fe2+ 贵金属离子的还原如： Cu2+2e = Cu 氧化性酸（HNO 3）或某些阴离子的还原：NO3- + 2H+ +2e- NO2- +H2OCr2O72- + 14H+ +6e2 Cr3+ + 7H2O某些有机物的还原RO+ 4H+ +4e- RH2+ H2OR+ 2H+ +2e- RH2 法拉第定律：电极上溶
7、解（或析出）的金属的量与通过的电量成正比I 电流强度，At 通过电流的时间，sQ 通过的电量，Cn 离子或原子在电极上得失电子数M 离子或电子摩尔质量，gm 金属腐蚀量，g QMItmFn 由此可见，金属腐蚀电池的电流愈大，金属腐蚀速率愈大。 由金属的腐蚀电流 I 可衡量腐蚀速度的大小。 更常用电流密度来表示金属腐蚀速度直线 0c S 和 0a S 斜率分别为阴、阳极的极化率或极化电阻，用 Pc 和 Pa 表示当 腐 蚀 电 池 电 阻 为R时 ，DSMNBII ImaxcaIRc0a0caIR 腐蚀的控制因素 阴极控制、阳极控制、混合控制、欧姆控制 金属的电极电位与腐蚀电流的关系 极化性能与
8、腐蚀电流关系 减少或消除电极极化，从而增大回路中电流 手段：阳极或阴极都可以使用强烈搅拌溶液的方法，加速金属离子或去极化剂的扩散速度。 溶液中最常见的阴极去极化剂是 H+和 O2（书2.6） 在金属电化学腐蚀过程中，极化和去极化是一对相互依存的矛盾。当极化作用占主导地位时，腐蚀速度就会减小；反之，腐蚀速度就会增大。tan/ccaPI0cacaracIPRI局部腐蚀主要类型电偶腐蚀 点蚀( 孔蚀) 缝隙腐蚀 (丝状腐蚀) 晶间腐蚀 选择性腐蚀 应力腐蚀开裂 腐蚀疲劳 磨损腐蚀 剥蚀 氢损伤发生局部腐蚀的条件(1) 金属方面或溶液方面存在较大的电化学不均一性，因而形成了可以明确区分的阳极区和阴极区
9、。(2) 阳极区和阴极区的电化学条件差异在腐蚀过程中一直保持下去，不会减弱，甚至还会不断强化，使某些局部区域的阳极溶解速度一直保持高于其余表面。这是局部腐蚀能够持续进行(发展)的条件电偶腐蚀 当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以发现，电位较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的金属腐蚀速度减缓而受到保护，该现象被称为电偶腐蚀 发生电偶腐蚀的几种情况(1) 异金属部件( 包括导电的非金属材料，如石墨) 组合。 (2) 金属镀层。 (3) 金属表面的导电性非金属膜。 (4) 气流或液流带来的异金属沉积。 电偶腐蚀的机理 电偶腐蚀的动力是两种不同金属接触的实际电势差。接触电势差愈大，金属腐
10、蚀愈严重。 电偶腐蚀速度与电偶电流成正比 电偶腐蚀原理在电偶腐蚀电池中，腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生阳极极化，结果是溶解速度增加；而电位较高的金属，由于和电位较低的金属接触而产生阴极极化，结果是溶解速度下降，金属受到保护。 在电偶腐蚀电池中，阳极金属溶解速度增加的效应称为接触腐蚀效应；阴极金属溶解速度减小的效应称为阴极保护效应电偶腐蚀的影响因素 （1）腐蚀电位差 （2 ）环境因素 （3）阴阳面积比例 电偶腐蚀控制措施(1) 避免材料相互接触 (2) 注意阳极部件的选择与设计 (3) 避免大阴极小阳极的组合 (4) 施工时在接触处采用绝缘措施 (5) 采用涂层保护 (6) 采用电化学方法 (7) 在封闭系统,添加缓蚀剂0,cagcEIPRS
