腐蚀防护(缓蚀剂).ppt

第九章 缓蚀剂,在腐蚀环境中以适当浓度和形式(一般是很 少的量)添加某种物质，能使金属的腐蚀速度 大大降低，这种物质就叫缓蚀剂(即腐蚀抑制 剂)。 *缓蚀剂可以是单组分物质，也可以是多组分 的复合物质。 *缓蚀剂保护方法使用方便，投资少。,缓蚀剂的性能,缓蚀率不仅与缓蚀剂的种类有关，而且与 缓蚀剂的加入量和使用条件密切相关; 缓蚀剂停加以后，缓蚀率随时间逐渐下 降，最后完全丧失。这段时间称为缓蚀剂 的后效时间，表示缓蚀剂保护作用的持久性。,缓蚀剂的分类,按化学组成，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂。,按照保护膜的性质可将缓蚀剂分为氧化膜型 、沉淀膜型、吸附膜型。,按照电化学理论:缓蚀剂分为阳极型(主要抑 制阳极反应) 、阴极型(主要抑制阴极反 应) 、混合型(对阳极反应和阴极反应都有抑制) ；,在中性介质中使用的无机缓蚀剂有硅酸盐、 K2Cr2O7、Na3PO4等；在碱性介质中使用的 NaNO2、NaOH、Na2CO3、Ca(HCO3)2等。,无机缓蚀剂,Ca(HCO3)2在碱性介质中发生如下反应： Ca2+2HCO3-+2OH-CaCO3(s)+CO32- +2H2O,生成的难溶碳酸盐覆盖于阳极表面，成为具有 保护性的薄膜，阻滞了阳极反应，降低了金属 的腐蚀速率。,有机缓蚀剂,在酸性介质中，通常使用有机缓蚀剂。如琼 脂、糊精、动物胶、六次甲基四胺以及含氮、 硫的有机物等。,作用原理: 金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面 上，形成一层难溶而腐蚀性介质又难透过的保 护膜，阻碍了H+得电子的阴极反应，因而减慢 了腐蚀。,琼脂糖是琼脂的主要组分，它是由D吡 喃半乳糖和3，6脱水L吡喃半乳糖 两个单位交替组成的线性链。不溶于冷水 而溶于热水。,糊精是淀粉水解中间产物的总称，其化学式为（C6H10O5）nXH2O，其水溶物约为80%，在冷水中溶解较慢，较易溶于热水，不溶于乙醇,动物胶是一种硬朊类蛋白质，是从动物 骨、皮等生胶质中制取的。分为骨胶、 皮胶、明胶(精制品)等。,缓蚀剂,钝化型缓蚀剂,属于阳极型缓蚀剂，能促使金属表面转变为 钝态，生成保护性的氧化物膜，使金属腐蚀 速度大大降低。钝化剂本身就具有氧化性， 如铬酸盐、亚硝酸盐 ,氧也是一种钝化剂。,钝化剂的缓蚀率很高，用量必须足够。评价 钝化剂性能的一个重要指标是“临界致钝浓 度”，即在给定体系中使金属钝化所需的钝 化剂最低浓度。临界致钝浓度愈小，钝化剂 性能愈好。,沉淀型缓蚀剂,指通过金属表面形成沉淀膜来发挥作用的 一类缓蚀剂。在沉淀型缓蚀剂中，聚磷酸盐 是重要的一类。目前应用较多的三聚磷酸钠 (Na5P3O10)、六偏磷酸钠(Na6P6O18)。,吸附膜的缓蚀作用机制,有机缓蚀剂都含有极性基团和非极性基团。 极性基团通过物理吸附或化学吸附作用吸附 在金属表面上，改变了金属表面的电荷状态 和界面性质，使能量状态稳定化，从而降低了腐蚀反应倾向(能量障碍)。同时，非极性 基团形成一层疏水性的保护膜，阻碍腐蚀性 物质向金属表面移动(移动障碍)。,缓蚀剂,I 阴极型缓蚀剂,I 混合极型缓蚀剂,阴极极化率、阳极极化率都增大,I 阳极型缓蚀剂,阳极极化率 增大,E,E,E,阴极极率增大,1,2.0 4.0 6.0 8. 0 1.0,钼酸铵对碳钢在碳化液中阳极行为的影响 引自催化电化,1.浓氨水 2.浓氨水0.5克钼酸铵 3.浓氨水1.0克钼酸铵 4.浓氨水1.5克钼酸铵,电流,电 1200 位 800 400 0 400 800 1200,2,3,4,缓蚀机理主要有两种类型,1、几何复盖效应 ：指吸附膜将金属表面与 酸溶液隔离开，在覆盖了缓蚀剂吸附膜 的金属表面部分，电极反应不能进行； 而未覆盖表面部分电极反应按原来的历 程进行。,2、负催化效应：指缓蚀剂覆盖了金属表面 的活性位置，使电极反应 的活化能位垒升高，电极 反应速度降低。,缓蚀剂的协同效应,几种物质分别单独加入介质中时效果不 大，甚至没有缓蚀作用，而将它们按某种 配方复合加入，则可能产生很高的缓蚀效 率。这种现象称为缓蚀剂的协同效应(或 协同作用)。相反，复合加入时缓蚀效果 反而降低，称为负协同效应。协同效应不 是简单的加和，而是相互促进。,100 50 0,重铬酸钠和锌盐的比例对复合缓蚀剂缓蚀效果的影响,试验条件：钢，氧饱和循环冷却水(ph=6.5,35c) 5天，未加缓蚀剂时腐蚀速度 189 引自Corrosion Inhibitors,锌盐%,0 50 100,失 重150 腐 蚀 速100 度 50 0,重铬酸钠,缓蚀剂应用的几个问题,要根据腐蚀体系的具体情况选择有效的缓蚀剂，因为缓蚀剂的保护效果具有选择性； 要通过试验确定缓蚀剂的最佳投效剂量和最佳使用条件； 缓蚀剂对生产过程可能有不利影响，如： 起泡，形成乳状液；使锈皮疏松脱落而导致管线阻塞；造成新的腐蚀问题；结垢而影响传热。,NaNO 浓度 克/100亳升,亚硝酸钠浓度对碳钢在氯化钠溶液中腐蚀速度的影响,重 200 量 损 失 150 Mg 100 50 0,0.05 0.15 0.25 0.35,溶液 7.5 g/l Nacl 试样面积 50cm 时间 21昼夜 引用自金属的缓蚀剂,15c,30C,腐 4 蚀 速 3 度 2 1,缓蚀剂浓度对碳钢腐蚀速度的影响,碳钢5MHCe,硫化二乙二醇浓度 （mM/L）,0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 若丁浓度（g/L),1 10 100 1000,腐 20 蚀 速 15 度 5,碳钢20% HSC 室温,缓蚀剂应用的几个问题,缓蚀剂对设备材质是否会造成损害； 缓蚀剂的毒性和环境污染是一个重要问题； 在实际生产系统中缓蚀剂的流失是造成失效的常见原因； 为了保证缓蚀剂使用有效而经济，应对保护效果进行监测，避免缓蚀剂浓度不足达不到保护效果，或者缓蚀剂加入过多造成浪费。,缓蚀剂应用实例-酸洗,酸洗除锈和