正文 第5章 金屬腐蝕(2)(1 / 2)

以適當的濃度和形式存在於介質中,可以防止或減緩金屬腐蝕的一種化學物質或複合物質。也稱腐蝕抑製劑或阻蝕劑。它的用量很小(0.1%~1%),但效果顯著。這種保護金屬的方法稱緩蝕劑保護。緩蝕劑用於中性介質(鍋爐用水、循環冷卻水)、酸性介質(除鍋垢的鹽酸,電鍍前鍍件除鏽用的酸浸溶液)和氣體介質(氣相緩蝕劑)。

緩蝕效率愈大,抑製腐蝕的效果愈好。有時較低劑量的幾種不同類緩蝕劑配合使用可獲得較好的緩蝕效果,這種作用稱為協同效應;相反地,若不同類型緩蝕劑共同使用時反而降低各自的緩蝕效率,則稱為拮抗效應。緩蝕劑可按作用機理或保護被膜特性進行分類。

一、按緩蝕劑的作用機理分類

可將緩蝕劑分為三類:

1.陽極型緩蝕劑

例如中性介質中用的鉻酸鹽、亞硝酸鹽、苯甲酸鹽等。它們能增加陽極極化,從而使腐蝕電勢正移。通常,陽極型緩蝕劑的陰離子移向金屬表麵使其鈍化,但是如果緩蝕劑用量不足,反而加劇部分金屬的孔蝕,因此陽極型緩蝕劑又有“危險性緩蝕劑”之稱。非氧化型緩蝕劑(如苯甲酸鈉等),隻有在溶解氧存在的條件下才有緩蝕作用,它的用量不足時,會引起一般的腐蝕。

2.陰極型緩蝕劑

例如酸式碳酸鈣、聚磷鹽、硫酸鋅、砷離子、銻離子等,它們能增加陰極極化,使腐蝕電勢負移。通常,陰極型緩蝕劑的陽離子移向金屬表麵,通過電化學或化學反應在金屬表麵形成沉澱保護膜,抑製陰極過程速率(例如使氫的超電勢大大增加),從而起緩蝕作用。這類緩蝕劑在用量不足時不會加速腐蝕,故又有“安全緩蝕劑”之稱。

3.混合型緩蝕劑

例如含氮、含硫和既含氮又含硫的有機化合物、生物堿等,它們對陰極過程和陽極過程同時起抑製作用。這時腐蝕電勢變化不大,但腐蝕電流卻減少很多。

二、按緩蝕劑保護被膜特性分類

可將緩蝕劑分成三類:

1.氧化膜型緩蝕劑

這類緩蝕劑能使金屬表麵形成致密、附著力強的氧化膜,當氧化膜達一定厚度以後(如50~100埃),氧化反應的速率減慢,金屬鈍化,腐蝕速率大大降低。此類緩蝕劑是陽極型的,用量不足將會加速局部腐蝕速率,使用時應特別注意。

2.沉澱膜型緩蝕劑

這類緩蝕劑(如硫酸鋅、碳酸氫鈣、聚磷酸鈉)能與介質中的有關離子反應並在金屬表麵形成防腐蝕的沉澱膜。沉澱膜厚度一般都比鈍化膜厚(約為幾百至一千埃),膜的致密性和附著力均不如鈍化膜,防腐效果也差。此類緩蝕劑通常和去垢劑合並使用於中性水介質,以防止金屬表麵結垢。

3.吸附膜型緩蝕劑

這類緩蝕劑能吸附在金屬表麵,改變金屬表麵性質,從而抑止腐蝕。它們一般是混合型有機化合物緩蝕劑,如胺類、硫醇、硫脲、吡啶衍生物、苯胺衍生物、環狀亞胺等。為了能形成良好的吸附膜,金屬必須有潔淨的表麵,所以在酸性介質中往往比在中性介質中更多地采用這類緩蝕劑。

三、緩蝕劑的選擇

緩蝕劑的緩蝕效果與它的使用濃度以及介質的pH值、溫度、流速等密切相關,因此應根據被保護的對象、環境條件嚴格選擇。緩蝕劑可能帶來的環境汙染問題已引起關注,對緩蝕劑選擇的注意力已轉移到不含重金屬的類型。根據情況有時可選用特殊的緩蝕劑,例如氣相緩蝕劑是第二次世界大戰時期發展起來的,在金屬器械裝運、貯存時使用的緩蝕劑。它們是有一定的揮發性,可以存在於金屬表麵的濕膜中,並具有強烈吸附性的物質,如亞硝酸二環己烷基銨,一般製成片劑或浸漬在包裝紙上。

金屬鈍化

金屬表麵狀態變化所引起的金屬電化學行為使它具有貴金屬的某些特征(低的腐蝕速率、正的電極電勢)的過程。若這種變化因金屬與介質自然作用產生,稱為化學鈍化或自鈍化;若該變化由金屬通過電化學陽極極化引起,稱為陽極鈍化。另有一類由於金屬表麵狀態變化引起其腐蝕速率降低,但電極電勢並不正移的鈍化(如鉛在硫酸中表麵覆蓋鹽層引起腐蝕速率降低),稱為機械鈍化。金屬鈍化後所處的狀態稱為鈍態。鈍態金屬所具有的性質稱為鈍性(或稱惰性)。