缓蚀剂原理

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缓蚀剂原理

缓蚀剂原理
大多数无机型缓蚀剂主要使用在中性或偏碱性的介质环境中,它们通常对电极的阳极过程有显著的抑制作用,通过使金属表面钝化或者在金属表面形成沉积膜进而起到缓蚀作用。随着缓蚀剂应用的发展,无机缓蚀剂的使用并未局限在中性或碱性介质中,如在酸性介质中添加碘化物、亚铜、亚锑盐后,能显著增强有机缓蚀剂的作用效果。有机缓蚀剂在酸性介质中的使用非常广泛,它们通过物理或化学作用力吸附在金属表面,通过改变双电层结构,提高腐蚀反应活化能以及将腐蚀介质与金属基体隔离,进而抑制腐蚀速率,有机缓蚀剂在中性介质中也取得了成功的应用,如有机磷酸盐、苯钾酸盐、咪唑啉在工业水和油田污水处理的应用。
相比物理吸附来说,化学吸附作用力更强,吸附更稳定,因此大多数有机缓蚀剂与金属表面的作用力主要是通过化学吸附实现的,而化学吸附实质就是缓蚀剂分子或离子与金属表面原子之间形成了配位键。与物理吸附不同,化学吸附与金属原子类别、缓蚀剂中心原子附近基团的推电子能力等均有密切关系。以铁原子为例,铁原子的核外电子排布为:{Ar}3d64s2,可以发现铁原子中有空的d轨道存在,而缓蚀剂的中心原子如氮、氧、硫、磷等存在孤对电子,缓蚀剂中心原子的孤对电子会与铁原子的d轨道形成配位键,通过配位键这种化学键的强作用力,使得缓蚀剂分子或离子牢固地吸附在金属表面。通过配位键使得缓蚀剂在金属表面发生的吸附,我们称之为化学吸附。其作用过程如下:ﻫ
关于有机缓蚀剂的物理吸附行为,Mann最早做了深入的研究,他指出在酸性溶液中,吡啶(C5H5N)、烷基胺(RNH2)、硫醇(RSH)及三烷基磷等的中心原子(N、S、P等)含有孤对电子,这些中心原子与酸性溶液中的氢质子结合,最终形成阳离子: ﻫRNH2+H+=(RNH3)+ﻫ 形成的缓蚀剂与金属之间存在的范德华力使缓蚀剂吸附在金属表面,这就是物理吸附。物理吸附速度很快,是可逆过程,容易脱附,吸附过程产生的热小,受温度影响小,而且金属和缓蚀剂间没有特定组合。

缓蚀剂原理

缓蚀剂原理

缓蚀剂原理-------冀衡药业酸洗缓蚀剂产品部在电解质溶液中,金属的腐蚀过程服从电化学过程,因此腐蚀的发生存在着阴极反应和阳极反应。

阴极反应对应的是去极化剂接受电子的过程,最常见的两种去极化剂为氢质子和氧气,而阳极反应对应的是金属的溶解过程。

从腐蚀电化学原理分析,缓蚀剂加入后使得腐蚀反应的阳极过程或者阴极过程受到抑制,有些缓蚀剂可以同时抑制腐蚀反应的阴极和阳极过程。

大多数无机型缓蚀剂主要使用在中性或偏碱性的介质环境中,它们通常对电极的阳极过程有显著的抑制作用,通过使金属表面钝化或者在金属表面形成沉积膜进而起到缓蚀作用。

随着缓蚀剂使用的发展,无机缓蚀剂的使用并未局限在中性或碱性介质中,如在酸性介质中添加碘化物、亚铜、亚锑盐后,能显著增强有机缓蚀剂的作用效果。

有机缓蚀剂在酸性介质中的使用非常广泛,它们通过物理或化学作用力吸附在金属表面,通过改变双电层结构,提高腐蚀反应活化能以及将腐蚀介质和金属基体隔离,进而抑制腐蚀速率,有机缓蚀剂在中性介质中也取得了成功的使用,如有机磷酸盐、苯钾酸盐、咪唑啉在工业水和油田污水处理的使用。

1.无机缓蚀剂作用机理根据腐蚀电化学原理,通过考察无机缓蚀剂对电极阴阳极的抑制效果,无机缓蚀剂的作用机理可以归纳为阴极型、阳极型、混合型。

(1)阳极抑制机理图1.2阳极抑制型缓蚀剂作用曲线图图1.2为阳极抑制型钝化剂作用原理图,当介质中存在阳极抑制型缓蚀剂时,极化曲线阳极部分从活化区转为钝化区,使得腐蚀电流密度显著降低,而极化曲线的阴极部分并没有显著的改变。

(2)阴极型缓蚀剂图l-1(a)所示的极化曲线阐明了阴极型缓蚀剂的作用机理,从图中可以发现,介质中有阴极型缓蚀剂存在时,极化曲线的阴极部分塔菲尔斜率明显增加,而阳极部分塔菲尔斜率却没有改变,这说明阴极型缓蚀剂主要增加了电极的阴极极化过程,这使得金属的开路电位以及腐蚀电流密度均下降。

阴极型缓蚀剂可以通过在金属表面的阴极区成膜来增加阴极极化过程,也可以通过提高阴极反应的过电位从而抑制阴极反应,而在中性介质中,阴极过程主要为氧去极化过程为,因此也可以通过吸收体系中的氧来增加阴极反应的极化,根据阴极型缓蚀剂的不同作用原理,其可以进一步细分为以下几种:A.成膜类阴极型缓蚀剂。

乌洛托品作为缓蚀剂的原理

乌洛托品作为缓蚀剂的原理

乌洛托品作为缓蚀剂的原理嘿,大家好!今天我们聊聊一个在工业界可是大有来头的家伙——乌洛托品。

听起来很复杂,其实它就像个保护神,专门帮我们抵御那些 pesky 腐蚀。

想象一下,金属像人一样,在外面遭受各种风吹雨打,久而久之就有点“风烁”了。

没错,腐蚀就是这个意思,它让金属逐渐“变老”,甚至最后“退休”。

所以,乌洛托品就像给金属穿上了一层保护衣,让它们在恶劣环境中也能坚强不屈。

乌洛托品的工作原理其实挺简单的。

它在金属表面形成一层薄薄的膜,就像是给金属涂了一层防护霜。

这层膜就好比是一道“防线”,让水分、氧气等敌人无处可钻。

你想啊,腐蚀的“坏家伙”如果无法接触到金属,那它们自然就没办法“下手”了。

这就让金属可以安安心心地待在自己的“家”里,不用担心外面的风风雨雨。

乌洛托品还不只是在表面搞事情,它还有更深层的作用。

当它与金属表面发生化学反应的时候,会形成一层更加稳定的化合物。

这就像是给金属装上了双保险,越是抵御得住环境的考验,金属就越能保持自己的“青春”。

嘿,金属都要保持“年轻态”嘛!如果没有乌洛托品的帮助,金属早就“垮掉”了,想想看,电线、管道、机械设备等等,都是要跟我们一起“白头偕老”的。

有趣的是,乌洛托品并不是孤军奋战,它的工作还得依靠其他成分的配合。

有些情况下,乌洛托品跟其他缓蚀剂联手,就像组合拳一样,效果更佳。

这就像篮球场上的配合,一个好球员可以带动全队,但如果有几个默契的队友,那胜算就更大了。

通过多种物质的联合作用,乌洛托品的“防腐”能力得以大幅提升,让金属在恶劣环境中如鱼得水。

乌洛托品的应用可不止在工业生产中,生活中随处可见。

比如,你的汽车、家里的管道,甚至是电器设备,都是需要防腐蚀保护的。

想想看,乌洛托品就像是这些物件的“守护者”,时刻守护着它们,让我们用得更安心,使用寿命更长。

看到这里,是不是觉得乌洛托品的身影无处不在呢?它可真是一位低调的英雄。

当然了,乌洛托品也有它的小秘密。

在使用的时候,要掌握好浓度和使用方法,不能“贪多嚼不烂”。

缓蚀剂的种类、机理及应用

缓蚀剂的种类、机理及应用

二、吸附理论 已知金属/溶液的界面电容因腐蚀剂吸附而下降。令C0,C,Cl分别表 示未吸附、吸附及饱和吸附时的界面电容,则其覆盖度(θ)与界面电容之 间存在以下关系: θ=(C0 – C)/(C0 - C1)=ΔC/ΔC 1 (6—1) 吸附等温式反映了吸附的类型和特性,对于表面均匀、吸附粒子间无 相互作用的单层吸附,一般符合Langmuir吸附等温式: θ=bX/(1+bX) (6—2) 由式(6—1)、式(6—2)得到: X/ΔC=1/(bΔC1)+X/ΔC1 ( 6 —3 ) 式中ΔC=C0—C,ΔC1=C0—C1,X是缓蚀剂浓度,b是吸附平衡常数, 它反映了吸附能力的强弱或吸附活性的大小,其倒数(1/b)相当于表面半覆 盖时的缓蚀剂浓度。如果吸附符合Langmuir等温式,则X/ΔC—X应为直线 关系,并且由此可求得ΔC1(1/斜率)和b(斜率/截距)。 根据热力学公式,吸附能可表示为(A.W.亚当森著,1985): Q=RTln(b/b0) ( 6 —4 ) 由不同温度下的b值(作lnb-1/T图)可求得Q值。 实验结果汇总于表6—1和表6—2中。
三、成膜理论 指缓蚀剂与金属作用生成钝化膜,或者与介质中的离子反应生成沉积 层而使金属缓蚀,分为氧化膜、沉积膜和胶体膜三种。 1.氧化膜 它的形成是由于缓蚀剂本身的氧化作用或溶解氧的氧化作用所致。例 如:
2Fe + 2Na2SO4 + 2H2O == Fe2O3 (γ-)+Cr2O3(s) + 4NaOH
二、吸附理论 由不同温度下所得b值计算出0.17mol•L-1 Na2SO4溶液中,BTA和MBT 在90Cu-10Ni上的吸附热分别为-36.55kJ•mol-1和-48.02kJ•mol-1(相应b0。 值分别为1.36×108和1.33×108),均属放热反应。另外,吸附热随温度升 高有不同程度的渐增趋势,该现象对70Cu-30Ni表现比较明显。 由表6—1可见,在0.5 mol•L-1NaCl溶液中,BTA和MBT的吸附顺序为 70Cu-30Ni>90Cu-10Ni>Cu,BTA比MBT更容易吸附。在0.17mol/L Na2SO4溶液中MBT的吸附顺序为Cu>90Cu-10Ni>70Cu-30Ni;20℃以下 BTA在Cu上的吸附最大,25℃以上则在90Cu-10Ni上最易吸附。从吸附热随 温度的变化情况也能看出,温度升高有利于MBT在70Cu-30上的吸附。 实验中发现,当MBT的浓度很低时,界面电容和腐蚀速度有所增加, 在0.5 mol•L-1Na溶液中更加明显。相比之下,BTA只在浓度极低时有此现象, 且不明显。这种现象可解释为MBT与溶液中铜离子络合,促使表面Cu2O膜 的溶解所致。 由实验结果可以得出,当0.5 mol•L-1NaCl和0.17Na2SO4溶液中BTA和 MBT浓度较低(<5m mol•L-1 )时,它们在Cu,90Cu-10Ni和70Cu-30Ni表 面上发生化学吸附。Ecorr移动和弱极化曲线的变化情况表明,BTA和MBT 的吸附对阳极、阴极过程都有抑制作用,但主要表现为阳极型缓蚀剂。

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中,缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。

缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。

某些有机物质,被有效地吸附在金属的表面上,从而明显地影响表面的电化学行为。

其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种,结果都是使腐蚀电流降低。

缓蚀剂的作用不仅如此,它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。

如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。

总之,在同时发生金属溶解的工业方面,或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。

缓蚀剂都起着重要的作用。

另外,电镀中的整平剂,从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴;但是,其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。

具有整平作用的物质,同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。

下图给出了有无缓蚀剂的不同效果:图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂,主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。

如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等,它们能增加阳极极化,从而使腐蚀电位正移。

通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。

该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂,用量不足会加快腐蚀。

作用过程:(a)具有强氧化作用的缓蚀剂,使金属钝化(亚硝酸钠,高铬酸等);(b)具有阴极去极化性的钝化剂,在阴极被还原,加大阴极电流,使体系的氧化还原电位向正方移动,超过钝化电位,而使腐蚀电流达到很低的值。

(亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类;铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。

)图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制,其主要包括:酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等,能使阴极过程减慢,增大酸性溶液中氢析出的过电位,使腐蚀电位向负移动。

缓蚀剂工作原理

缓蚀剂工作原理

缓蚀剂工作原理
缓蚀剂工作原理:
缓蚀剂是一种添加在金属表面的化学物质,用于减缓金属腐蚀的速率。

其工作原理包括以下几个方面:
1. 阻断反应:缓蚀剂可以与金属表面形成一层保护膜,阻断氧、水或其他腐蚀剂与金属表面的接触。

这种保护膜可以防止腐蚀剂的侵入,减少金属表面的腐蚀反应。

2. 电化学作用:缓蚀剂可以通过改变金属表面的电化学性质来减缓腐蚀反应的进行。

例如,它们可以增加金属表面的极化电阻,降低金属与电解质之间的电导率,从而降低腐蚀电流的流动速率。

3. 缓解应力:缓蚀剂还可以通过减少金属表面的应力集中来减缓腐蚀反应。

例如,它们可以改变金属晶界的形态,使其更加均匀,从而减少应力集中。

4. 离子吸附:缓蚀剂可以通过与金属表面上的离子发生吸附作用,阻碍腐蚀反应的进行。

它们可以吸附在金属表面上,并改变腐蚀剂吸附或扩散的途径,从而延缓腐蚀的发生。

综上所述,缓蚀剂通过阻断反应、改变电化学性质、缓解应力和离子吸附等方式,减缓金属腐蚀的速率。

这些机制有时也可以相互作用,共同起到缓蚀的作用。

反渗透阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀阻垢剂的区别

反渗透阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀阻垢剂的区别

反渗透阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀阻垢剂的区别
2020年7月6日
反渗透阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀阻垢剂有哪些区别?反渗透阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀阻垢剂区别如下:
反渗透阻垢剂主要是晶格畸变原理和分散螯合原理以及增溶原理,有空配位键的官能团能够与水中的成垢离子结合,结合以后即使结垢,垢层也松散的,容易被水冲走。

或者与水中成垢离子很大浓度地存在于水中,即使成垢离子浓度很大,也不会析出。

分散原理是利用带电离子的排斥作用,使成后物质不能集结共沉。

缓蚀剂,主要是利用药剂中的特殊官能团与水中的金属离子形成沉淀膜,阻止金属表面与氧接触,主要起到去极化作用,锌盐就是典型的吸附成膜的缓蚀剂。

当然依据缓蚀药剂的缓蚀作用机理不同,缓蚀剂有多种分类。

比较常用的有机膦酸盐吸附型膜缓蚀剂,还有钼酸盐缓蚀剂,主要是将金属表面钝化,一般多用在密闭式循环冷却水中。

反渗透阻垢剂主要有有机膦酸盐类,聚羧酸类,类别很多,还有天然产物,比如木质素等。

缓蚀阻垢剂可以缓蚀剂和阻垢剂复合作用的复配型产品,也可以是兼具两种作用的单质物,比如有机膦酸盐等等,一般复配产品较多,因为有些产品复配在一起能够起到互相的促进作用。

以上为大家介绍的就是反渗透阻垢剂、缓蚀剂和缓蚀阻垢剂的区别,希望对大家有帮助。

磷酸酯铝镁缓蚀剂

磷酸酯铝镁缓蚀剂

磷酸酯铝镁缓蚀剂
磷酸酯铝镁缓蚀剂是一种金属缓蚀剂,主要用于抑制金属材料在腐蚀环境中的腐蚀行为。

它主要由磷酸酯、铝和镁等成分组成,具有优异的缓蚀性能。

以下是关于磷酸酯铝镁缓蚀剂的一些特点:
1. 磷酸酯铝镁缓蚀剂的缓蚀作用原理:磷酸酯铝镁缓蚀剂在金属表面形成一层保护膜,该膜具有抑制金属进一步腐蚀的能力。

这层保护膜主要由磷酸酯、铝和镁的化合物组成,能够有效地隔绝金属表面与腐蚀介质的接触,从而降低金属的腐蚀速率。

2. 优异的缓蚀性能:磷酸酯铝镁缓蚀剂在各种腐蚀介质中表现出优异的缓蚀效果,例如在酸、碱、盐和水等环境中,都能有效抑制金属的腐蚀。

3. 适用范围广泛:磷酸酯铝镁缓蚀剂可用于各种金属材料的防护,包括钢铁、不锈钢、铝及其合金等。

此外,它还可以应用于航空航天、石油化工、电力、冶金等行业中的设备和构件。

4. 良好的兼容性:磷酸酯铝镁缓蚀剂与多种腐蚀介质、涂料和防护材料具有良好的兼容性,可同时发挥缓蚀和防护作用。

5. 环保无污染:磷酸酯铝镁缓蚀剂符合环保要求,使用过程中不产生有害物质,对环境无污染。

总之,磷酸酯铝镁缓蚀剂是一种具有优异缓蚀性能的金属防护剂,适用于各种金属材料在不同腐蚀环境下的防护。

它的使用可以延长金属设备的使用寿命,提高金属材料的抗腐蚀性能。

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缓蚀剂原理——冀衡药业酸洗缓蚀剂产品部在电解质溶液中,金属的腐蚀过程服从电化学过程,因此腐蚀的发生存在着阴极反应和阳极反应。

阴极反应对应的是去极化剂接受电子的过程,最常见的两种去极化剂为氢质子和氧气,而阳极反应对应的是金属的溶解过程。

从腐蚀电化学原理分析,缓蚀剂加入后使得腐蚀反应的阳极过程或者阴极过程受到抑制, 有些缓蚀剂可以同时抑制腐蚀反应的阴极和阳极过程。

大多数无机型缓蚀剂主要使用在中性或偏碱性的介质环境中,它们通常对电极的阳极过程有显著的抑制作用,通过使金属表面钝化或者在金属表面形成沉积膜进而起到缓蚀作用。

随着缓蚀剂使用的发展,无机缓蚀剂的使用并未局限在中性或碱性介质中,如在酸性介质中添加碘化物、亚铜、亚锑盐后,能显著增强有机缓蚀剂的作用效果。

有机缓蚀剂在酸性介质中的使用非常广泛,它们通过物理或化学作用力吸附在金属表面,通过改变双电层结构,提高腐蚀反应活化能以及将腐蚀介质和金属基体隔离,进而抑制腐蚀速率,有机缓蚀剂在中性介质中也取得了成功的使用,如有机磷酸盐、苯钾酸盐、咪唑啉在工业水和油田污水处理的使用。

,无机缓蚀剂作用机理根据腐蚀电化学原理,通过考察无机缓蚀剂对电极阴阳极的抑制效果,无机缓蚀剂的作用机理可以归纳为阴极型、阳极型、混合型。

(1)阳极抑制机理图1.2阳极抑制型缓蚀剂作用曲线图图1.2为阳极抑制型钝化剂作用原理图,当介质中存在阳极抑制型缓蚀剂时,极化曲线阳极部分从活化区转为钝化区,使得腐蚀电流密度显著降低,而极化曲线的阴极部分并没有显著的改变。

(2)阴极型缓蚀剂图l-1(a)所示的极化曲线阐明了阴极型缓蚀剂的作用机理,从图中可以发现,介质中有阴极型缓蚀剂存在时,极化曲线的阴极部分塔菲尔斜率明显增加,而阳极部分塔菲尔斜率却没有改变,这说明阴极型缓蚀剂主要增加了电极的阴极极化过程,这使得金属的开路电位以及腐蚀电流密度均下降。

阴极型缓蚀剂可以通过在金属表面的阴极区成膜来增加阴极极化过程,也可以通过提高阴极反应的过电位从而抑制阴极反应,而在中性介质中,阴极过程主要为氧去极化过程为,因此也可以通过吸收体系中的氧来增加阴极反应的极化,根据阴极型缓蚀剂的不同作用原理,其可以进一步细分为以下几种:A.成膜类阴极型缓蚀剂。

这类阴极缓蚀剂通过和介质中的物质反应或者自身吸附,在金属的阴极区间成膜,形成的膜能有效地抑制阴极去极化剂如02、H+等向界面扩散,使得阴极去极化作用受到有效抑制,进而减缓了腐蚀速率。

B.提高阴极反应过电位缓蚀剂。

腐蚀反应的阴极过程大多为氢质子或氧的还原反应,这些阴极反应发生的电位均高于其理论的平衡电位,即存在过电位。

特另U是在酸性介质中,氢质子的还原反应在不同金属上存在显著的差异,而当介质中存在铋、汞、锑等重金属离子时,将会显著提高氢质子的还原过电位,从而使阴极过程受到抑制,降低腐蚀反应速度。

C.耗氧型阴极缓蚀剂。

在中性介质中,腐蚀反应的阴极过程多为氧去极化过程,因此在介质中加入可以和氧发生反应的物质,则可降低介质中的氧含量,使阴极反应受到抑制,进而抑制腐蚀速率。

(3)混合型缓蚀剂混合型缓蚀剂作用示意图见图 1.1(c),该类型缓蚀剂对腐蚀的阴阳极反应均有明显的抑制作用,由于加入混合型缓蚀剂后电极的阴阳极塔菲尔斜率同时增加,因此自腐蚀电位没有显著改变,但是腐蚀电流密度显著降低,使得金属腐蚀速度受到抑制。

~有机缓蚀剂作用机理有机缓蚀剂分子中通常同时具有极性基团和非极性基团,极性基团中存在氮、氧、磷、硫等元素,这些元素均含有孤对电子,而且电负性大,有机缓蚀剂通过极性基团牢固地吸附在金属表面上,而非极性基团排列在介质中,这样一方面有效地隔离了金属和腐蚀介质的接触,阻碍了腐蚀反应产物的扩散,同时还改变了双电层结构,提高了腐蚀反应的活化能,最终抑制了腐蚀反应的进行。

有机缓蚀剂的缓蚀性能有赖于其极性基团在金属表面吸附的强度,而极性基团的吸附可以是物理吸附也可以是化学吸附,或者两种吸附共同存在。

(1)有机缓蚀剂极性基团的物理吸附关于有机缓蚀剂的物理吸附行为,Mann最早做了深入的研究,他指出在酸性溶液中,吡啶(C5H5N) 烷基胺(RNH2)、硫醇(RSH)及三烷基磷等的中心原子(N、S、P等)含有孤对电子,这些中心原子和酸性溶液中的氢质子结合,最终形成阳离子:RNH2+H+ = (RNH3)+形成的缓蚀剂和金属之间存在的范德华力使缓蚀剂吸附在金属表面,这就是物理吸附。

物理吸附速度很快,是可逆过程,容易脱附,吸附过程产生的热小,受温度影响小,而且金属和缓蚀剂间没有特定组合。

物理吸附会受到金属表面过剩电荷的显著影响,如上所述,大多有机缓蚀剂在酸性介质中都以阳离子形式存在,如果金属表面带有过剩负电荷,那么金属表面和缓蚀剂之间就会存在强烈的静电引力作用,使得缓蚀剂更容易吸附在金属表面,而且吸附作用力也更强;相反,金属表面如果存在过剩的正电荷,则会一定程度上抑制缓蚀剂向金属表面的吸附。

金属表面究竟携带何种过剩电荷,可以通过零电荷电位(即金属表面没有电荷存在时的电位)测量进行考察,零电荷电位可以通过微分电容曲线测试进行确定,即为金属电极双电层电容最小时的电位。

当金属开路电位大于零电荷电位时,金属表面带有过剩的正电荷,相反,金属表面则带有过剩的负电荷。

在缓蚀剂的实际使用中可以通过改变金属表面携带的过剩电荷量来促进缓蚀剂的物理吸附,如在酸性介质中,添加少量碘化物后,有机胺的缓蚀性能将为显著提高,这主要是碘化物吸附在金属表面后,使得金属表面带有更多的过剩负电荷,促进了有机胺类缓蚀剂在金属表面的吸附;同样有机胺类缓蚀剂之所以在盐酸介质中有着卓越的缓蚀性能,也部分归因于氯离子使得金属表面带有更多的过剩电荷。

(2)有机缓蚀剂极性基团的化学吸附一一供电子型缓蚀剂相比物理吸附来说,化学吸附作用力更强,吸附更稳定,因此大多数有机缓蚀剂和金属表面的作用力主要是通过化学吸附实现的,而化学吸附实质就是缓蚀剂分子或离子和金属表面原子之间形成了配位键。

和物理吸附不同,化学吸附和金属原子类别、缓蚀剂中心原子附近基团的推电子能力等均有密切关系。

以铁原子为例,铁原子的核外电子排布为:{Ar}3d64s2,可以发现铁原子中有空的d轨道存在,而缓蚀剂的中心原子如氮、氧、硫、磷等存在孤对电子,缓蚀剂中心原子的孤对电子会和铁原子的d轨道形成配位键,通过配位键这种化学键的强作用力,使得缓蚀剂分子或离子牢固地吸附在金属表面。

通过配位键使得缓蚀剂在金属表面发生的吸附,我们称之为化学吸附。

其作用过程如下:R—N :亠V -------------- ►R—N ;V (吸附)H 卜|上世纪五十年代Hackerman 首次提出了缓蚀剂的化学吸附,他指出由于N原子的孤对电子在金属表面供电子能力存在差异,使得缓蚀剂在金属表面可能存在不同的吸附,即物理吸附和化学吸附,相比物理吸附,化学吸附作用力更强、吸附更缓慢、受温度影响显著。

经过后来的深入研究发现,在很多情况下缓蚀剂的吸附是物理吸附和化学吸附共同起作用的结果。

如在酸液中,碳钢表面带有过剩负电荷,而有机胺类缓蚀剂在酸液中是以阳离子形态存在的,首先通过物理吸附使得有机胺阳离子靠近金属表面发生吸附,然后氮原子上的孤对电子和金属的d轨道形成配位键,通过配位键使得缓蚀剂分子牢固地吸附在金属表面。

供电子型有机缓蚀剂的化学吸附作用力的大小取决于缓蚀剂分子中含孤对电子的原子上的电子密度,电子密度越高则越容易发生吸附,吸附更为牢固。

因此当有机胺类化合物的胺基附近有推电子基团(如甲基),则会使得氮原子上的电子密度增加,更有利于氮原子和金属形成配位键;相反,当胺基附近有吸电子基团(如硝基),则会使得成键能力下降。

(3)极性基团的化学吸附一一供质子型缓蚀剂藤井晴一通过实验发现了缓蚀剂化学吸附的另外一种方式,即供质子型或质子给予型。

这种缓蚀剂通过向金属表面给予质子,从而使得缓蚀剂分子吸附在金属表面上。

例如在酸性介质中,十六硫醇的缓蚀性能要显著优于十六硫醚,如图 1.4。

图1.4硫醇和硫醚缓蚀性能的比较硫醚分子中存在推电子基团(甲基),使得硫醚分子中的硫原子电子密度高于硫醇分子中硫原子的密度,根据供电子型吸附机理,硫醚的缓蚀性能应该优于硫醇的缓蚀性能。

而硫醚具有很差的缓蚀效果这一实验 结果表明硫醇并不是通过供电子效应吸附在金属表面。

事实上硫醇是通过向金属表面提供质子而吸附在金 属表面,由于硫原子电负性很高,使得和它相连的氢原子如同带正电荷的质子一样, 吸附在金属的阴极区 ⑷键吸附n 键中的双键或三键可以和金属原子的d 空轨道结合,形成配位键,从而使缓蚀剂分子吸附在金属表面。

如图1.5所示。

MM图1.5 n 键吸附表1.1钢在85 C 的添加有双键化合物的3mol/LHCI 中的缓蚀率缓蚀剂丙胺 丙烯胺丙酸丙烯乙酰胺丙烯酰胺缓蚀剂% : 18.933.623.646.921.072.3从表中可以得知,分子中引入双键后,由于键的吸附作用,使得缓蚀性能显著提高。

含有键缓蚀兀 U剂的取代基对其缓蚀性能有着显著的影响,特别是当有极性基团靠近 键时,由于共轭作用而形成大 键,增强了缓蚀剂的吸附作用力,进而提高缓蚀性能。

这类化合物中后,缓蚀性能更高。

这是由于炔醇类缓蚀剂除了以含有n 键的化合物一般都具有较好的缓蚀效果,表1-1列出了一些含双键化合物的缓蚀情况。

H 5C共辄HjCH 2和双键相似,含有三键化合物有具有较好的缓蚀剂效果,如表12。

从表中可以看出,在酸性介质中,炔醇对金属的缓蚀效果特别显著,这是由于炔醇不仅可以发生键吸附,特另U 是将羟基(―〜.)弓I 入到 OH电子吸附在金属表面外,同时和三键相邻的氢原子非常活泼,可以向金属表面阴极区提供质子,从而产生吸附缓蚀剂空白乙炔庚炔辛炔癸炔丙炔醇己炔醇腐蚀速度(g/m2.h)790.4 56.0 47.2 51.1 96.5 6.09 0.42 缓蚀率(%)92.9 94.0 93.5 87.8 99.2 99.9 表钢在,添加三键化合物的1.2 85 C15%HCI中的缓蚀率。

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