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緩蝕劑是減緩金屬腐蝕的添加劑,是具有抑制金屬生銹腐蝕的化學藥品的總稱。
一般要求在酸洗液中加入少量緩蝕劑即有強烈抑制金屬在酸洗過程被腐蝕的效果。 金屬腐蝕分化學腐蝕與電化學腐蝕。金屬與化學物質(酸)直接反應造成的腐蝕叫化學腐蝕,如Fe+2HCl==FeCl2+H2↑的化學反應。金屬與電解質溶液形成化學微電池,在電池陰極發(fā)生還原反應,陽極發(fā)生氧化反應叫做金屬的電化學腐蝕。電化學腐蝕速度要比化學腐蝕快得多而且危害也大得多:在酸液中金屬發(fā)生的電化學腐蝕主要是析氫腐蝕,又稱氫去極化腐蝕,具體表現為: 陰極反應 2H+2e——>H2 陽極反應 Fe-2e——>Fe2+ 而產生的H2如果擴散到金屬內部會弓I起金屬脆性增加,在有應力部位開裂或強度較低部位發(fā)生鼓皰,這種現象稱為氫脆或氫鼓皰,會造成設備的突然破損,其危害比腐蝕更大。 加入酸洗緩蝕劑的作用就是減緩電化學腐蝕中某個電極反應的發(fā)生。
不同種類緩蝕劑的作用機理是大不相同的。有的緩蝕劑可吸附在金屬表面形成連續(xù)的薄膜阻隔清洗介質對金屬的腐蝕;有的與金屬作用形成保護層;有的緩蝕劑阻滯電化學腐蝕的陰、陽極反應,抑制金屬溶解和析氫吸氫等。如含有砷離子(As3+)、銻離子(Sb3+)等無機酸洗緩蝕劑的作用原理是這些陽離子在電池的陰極區(qū)被還原成中性原子并沉積在電極上,使曠離子從陰極得電子的放電反應變得十分困難,從而使整個電化學氧化還原反應的速度大為減緩。而含有極性基團的有機化合物如硫脲、吡啶的緩蝕機理則要復雜得多,目前正處在研究和爭議之中,但一般認為這些有機化合物的緩蝕作用與表面活性有關,表面活性使這些物質能在金屬溶液界面上的活性區(qū)域發(fā)生吸附,其結果是使原來在界面活性區(qū)域發(fā)生的電化學反應受到強烈阻滯而大大降低金屬電化學腐蝕的速度。如常見的含有胺基的緩蝕劑在酸液中其極性基團可吸附在金屬表面,而其憎水的非極性基團在金屬表面定向排列成憎水層,排斥酸性介質的腐蝕。由于帶正電的胺離子吸附于金屬表面微電池的陰極區(qū),阻止氫離子向陰極表面靠攏和放電使析氫腐蝕難以發(fā)生。
許多性能良好的緩蝕劑兼有表面吸附成膜,改變金屬腐蝕電位阻止電化學腐蝕反應中的陽極金屬溶解,陰極氫離子放電析出氫氣的作用往往是多種作用協同的結果。根據緩蝕劑阻滯的具體電極反應不同,把緩蝕劑分為三類:使陽極反應受阻的稱為陽極型緩蝕劑;使陰極反應受阻滯的緩蝕劑稱為陰極型緩蝕劑;使陰、陽極反應同時受阻的稱為混合型緩蝕劑。也可以根據組成分為無機和有機兩類。而根據緩蝕劑在金屬表面形成保護膜的成膜機理把它分為鈍化膜,沉淀膜和吸附膜三類。
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