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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。
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