金属防锈缓蚀剂及其应用

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• 安全缓蚀剂
• 危险缓蚀剂
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三、缓蚀剂作用影响因素 1、浓度的影响
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2、温度的影响
第一种情况是在较低的温度范围内缓蚀效率很 高,当温度升高时,缓蚀效率变显著降低。
缓蚀剂添加量
腐蚀率 g / m 2 h
(盐酸中氯化氢含量 20℃ 40℃ 520℃ 的﹪)
4. 按缓蚀剂形成的保护膜分为: 氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂、吸附膜型缓蚀剂
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无机类缓蚀剂 有机类缓蚀类 上一内容 下一内容
硝酸盐、亚硝酸盐 铬酸盐、重铬酸盐 磷酸盐、多磷酸盐 硅酸盐 碳酸盐 碱性化合物 亚硫酸钠、三氧化二砷、三氯化锡等 胺类 酯类 杂环化合物 咪唑啉类
蚀抑制剂。
缓蚀剂特点
用量少,保护效果好 ;
具有严格的选择性
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一、缓蚀剂的分类
1. 按缓蚀剂抑制腐蚀机理分为: 阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和阴阳混合型缓蚀剂
2. 按使用范围分为: 酸性气体缓蚀剂、酸性溶液缓蚀剂、碱性溶液缓蚀剂 、中性溶液缓蚀剂、气相缓蚀剂
3. 按照缓蚀剂的成分来分类: 无机类缓蚀剂和有机类缓蚀剂
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3、流速的影响 对溶液进行搅拌,大多数情况下会引起缓
蚀效率的降低。由于流速的增大,甚至还会加 速腐蚀,使缓蚀剂变成激发剂。
由于介质的流动,会使缓蚀剂分布均匀, 或者使膜不断生成,缓蚀效率的提高。
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2-2 水溶性缓蚀剂及防锈水
水溶性缓蚀剂 能够溶解于水,并以少量添加在水溶液中
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原理 • 这种缓蚀剂加入润滑油中还能改值它们的润滑性能,
阻抑金属表面催化润滑油的氧化过程,使润滑油的热 氧化稳定性提高。
注意 • 制备缓蚀剂石油磺酸钡的原油分子量在300-470之间,
并多含有长烷侧链的芳香烃,长侧链的碳原子数在24 左右为好,这样的石油磺酸钡油溶性和防锈性都较好 。
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二、水溶性缓蚀剂作用机理
1、生成致密氧化膜: 与金属发生作用,并在金属表面生成不溶
性的致密氧化物薄膜,从而阻止了金属的阳极 过程 ,起到缓蚀作用。
缓蚀剂能很好地吸附在金属表面上,占据 了金属晶格中最活泼的位置,从而降低了金属 的反应活力。
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等步骤制得。
• 性能与应用 • (1)它具有较好的抗湿热性能,不易水解,氧化稳定性
好,不促使油乳化和起泡。 • (2)由于油溶性好,添加量小,不影响基础油的理化性
能。 • 舰艇和热电厂的汽轮机组 • 添加量一般为1﹪左右
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说明 • 由于(T746)有遇水不乳化的特点,故适于配制有
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2.3油溶性缓蚀剂与防锈油脂
涂油的方法,将润滑油、凡士林等油脂类物质(高 分子碳氢化合物)涂在金属表面以保护金属,防止金属 腐蚀。 油膜不能作为缓蚀剂原因: • 1、油膜有透水性 • 2、氧在油膜中的溶解 • 3、油膜的化学稳定性不够 • 4、油膜的滑落
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添加在润滑油中具有缓蚀作用的物质,我们称 为油溶性缓蚀剂或油溶性防锈添加剂,而添加了 油溶性缓蚀剂的油(脂)则称为防锈油(脂)。 一、国内常见的几种油溶性缓蚀剂 1、石油磺酸钡(T701)
相应要高些。 • ④根据周围环境及天气条件的变化选择缓蚀剂的用量,一般
高温多雨季节浓度高,干燥寒冷的季节浓度可低些。 • ⑤具体使用工艺上的考虑,一般室温浸渍用量高,全浸、喷
淋可适当降低用量。 • ⑥选择两种以上的缓蚀剂配合使用,可获得较好的缓蚀效果

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有机硫化物
其他
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二、缓蚀剂的作用机理
1、吸附理论
通过缓蚀剂分子上极性基团的物理或化学吸附作 用,使缓蚀剂吸附在金属表面,缓蚀剂一方面改变金属 表面的电荷状态和界面性质,使金属表面的能量状态趋 于稳定化,从而增加腐蚀反应的活化能(能力障碍), 使腐蚀速率降低;另一方面通过非极性基团,在金属表 面形成一层疏水性保护膜,阻碍与腐蚀反应有关的电荷 或物质转移(移动障碍),因而腐蚀速率减小。
抗乳化要求的仪表油、齿轮油、液压油等。
• 它常与石油磺酸钡或二壬基磺酸钡复合使用,可以 获得强化效果。
• 也常用它配制长期封存的防锈油,由于其油溶性、 稳定性好,特别适用于发动机内部长期封存用。
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4、硬脂酸铝
• 基础性质
• 白色粒状或粉末状固体 ,硬脂酸铝可分为单、

3﹪沈1—D、 0.05﹪As2O3
0.15 2.0 5
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第二种情况是在某一温度范围内,缓蚀剂的 保护作用几乎不随温度的升高而改变。
例如,苯甲酸钠在水中对碳素钢腐蚀的保护 作用。
第三种情况是当添加某些效率很高的缓蚀剂 时,不仅腐蚀速率减小,同时也引起腐蚀反应的 温度系数的减小,而进一步降低了腐蚀速率。
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3、缓蚀剂的电化学理论
缓蚀剂阻滞腐蚀的阴、阳极过程(或其中 的任一过程)的进行,从而减缓腐蚀。
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• 在酸性介质中,缓蚀剂(如砷、铋的盐类等) 能使阴极过程的超电压增大,从而使金属在酸 性溶液中的腐蚀速度降低,这就是缓蚀剂的氢 超电压理论
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2、二壬基萘磺酸钡(T705)
• 物理性质:
• 二壬基萘磺酸钡与石油磺酸钡的基本性能类似 。它比石油磺酸钡的纯度高,油溶性好,并且 可溶解在硅油中,贮存稳定性也比石油磺酸钡 高。
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• 制备方法是:用壬烯(迭合汽油中120℃-175℃ 的壬烯馏分)和萘,在95.8℃-96.1℃磺酸催化 下起烃化反应,生成二壬基萘,然后在25-35℃ 下,用含20﹪的发烟硫酸磺化(硫酸用量为二 壬基萘的120﹪),生成二壬基萘磺酸,再用
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三、防锈水 将一定量的某一种或某几种水溶性缓蚀剂
溶入水中所得到的溶液即为防锈水。
应用于机械产品的工序间防锈上,有时也 可作为一种较长时间的防锈手段
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防锈水的选择及其浓度的确定:
• ①不同的金属材料,选择相应的不同缓蚀剂。 • ②根据防锈期长短来确定用量,一般防锈期长则用量多。 • ③根据水质情况,水质好浓度可低些,水质差则缓蚀剂用量
物理性质: 石油磺酸钡是有机磺酸钡盐
的复杂混合物,外观为棕褐色。
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制取方法: • 一种是将石油磺酸用过量的氢氧化钡中合成钡
盐。
2 R 3 H S B ( O O ) a 2 8 H 2 H O ( R 3 ) 2 B S 1 H O a 2 O 0
• 另一种方法是将石油磺酸用氢氧化钠中和,生 成中性磺酸钠,再用氯化钡进行复分解制得石 油磺酸钡,
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• 性能及应用
• 环烷酸锌对黑色金属的潮湿箱防锈性较好,对 汗液有 一定的中和置换性。环烷酸锌的抗盐水能力差,实际 上常与石油磺酸钡复合使用,对于钢、铜、铝、铸铁 可作长期封存,也可冲稀后作工序间的防锈。
• 环烷酸锌的油溶性很好,所以添加量常在10﹪以上, 对某些极性较强的物质有一定的助溶作用。
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2.生成难溶的盐类保护膜: 缓蚀剂分子能与阳极溶解下来的金属离子
相互作用,形成了难溶的盐类保护层,覆盖于 金属表面上,阻滞了阳极过程的进行。
特点:介质中氧气的存在对缓蚀剂的加强作用, 甚至只有当氧存在时才能发挥缓蚀作用
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3、生成难溶的络合物覆盖膜:
缓蚀剂分子能与金属离子生成难溶络合物薄 膜,从而阻止了金属的溶解,起到缓蚀作用。
双、叁硬脂酸铝,其化学式可分别表示为:

RCOO(OAHl)2
(RCO )2AO(lOH )
(RCO)O3Al
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• 制备方法 • 硬脂酸经氢氧化钠皂化,再用硫酸铝或硫酸铝钾置换
而得。
• 性能与应用 • 三种硬脂酸铝的防锈性能以双硬脂酸铝为最好 • 硬脂酸铝皂在油中的溶解度较小,故在防锈油中添加
酒精水溶液抽提,抽提后直接用氢氧化钡皂化 ,即得到二壬基萘磺酸钡。
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①烃化反应:
②磺化反应: ③皂化反应:
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• 性能与应用 • 二壬基萘磺酸钡是一种多用途的防锈添加剂,
不仅可添加在润滑油中,而且在内燃机油、专 用锭子油中都有良好的防锈效果,它有一定的 抗盐水能力,在潮湿箱中对黑色金属有较好的 防锈效果,对黄铜效果也良好,对青铜、紫铜 效果差些。
• 有效用量较少一般添加在2-5﹪。
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3、十二烯基丁二酸(T746)
• 基本性质
• 外观为亮黄色透明热塑性固体,不溶于水,溶 于有机溶剂中,由于烯基存在,其油溶性比相 应的烷基丁二酸好,在油中的稳定性也较好。
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• 制备方法 • 丙烯四聚物与顺丁烯二酸酐合成,经蒸馏法精制,水解
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• 一般作为缓蚀剂的是锭子油馏分中所含的环烷 酸的酸值在200mg﹒KOH/g左右,环烷酸的分 子量在400-600之间,其锌盐的含锌量在7-9﹪ 范围内。
• 制备方法 • 原油在碱洗过程中,可得副产品环烷酸钠,然
后通过锌盐反应即得环烷酸锌
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2—5﹪就够了,再增加,对防锈性能无明显提高,在 低温试验中,当添加量大于7﹪时油层会开裂。 • 用硬脂酸铝配制的防锈油脂适于钢铁、铜、铝等多累 金属,对铸铁和黄铜也有较好的效果。
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5、环烷酸锌(704)
• 基本性质
• 纯净优质的产品是淡黄色透明的粘稠液, 但一般常呈黑色胶状;从结构上讲,环烷酸为 带有五环和六环烷烃同系物的混合物 :
即能显著降低金属腐蚀速度的物质称为水溶性 缓蚀剂。
水溶性缓蚀剂大多是无机盐,它们的水溶 液配制简便、成本低廉
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一、国内常用的水溶性缓蚀剂
• 1、亚硝酸钠 • 2、无水碳酸钠 • 3、磷酸盐 • 4、铬酸盐和重铬酸盐 • 5、硅酸钠 • 6、苯甲酸钠 • 7、三乙醇胺N、三异丙醇胺N • 8、六次甲基四胺(又称乌洛托品) • 9、尿素 • 10、苯骈三氮唑
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• 氢氧离子 、亚硝酸根 • 有机阳离子中的氮与金属以配位键相结合
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2、成膜理论 缓蚀剂与金属作用生成钝化膜或缓蚀剂与
介质中的离子反应形成沉淀膜而使腐蚀减缓。
(1)氧化膜型缓蚀剂 缓蚀剂本身作为氧化剂或以介质中溶解氧
作为氧化剂,使金属表面形成钝态的氧化膜, 从而减缓金属的腐蚀。
2 R3 N S O B a2 a ( C R3 l) S 2 B O 2 a NaCl
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性能与应用 • 石油磺酸钡具有良好的防锈性和抗盐雾性能,
对于汗和水膜有中和置换作用。
• 因而适于配制耐盐雾和具有中和置换作用的防 锈油。主要适于黑色金属,对其它一些金属也 有不同程度的防锈效果。添加量一般在3-7﹪之 间
如铬酸盐所以能防止铁在水中的腐蚀,是 因为生成了表面化合物。
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(2)沉淀膜型缓蚀剂
沉淀膜由缓蚀剂与腐蚀介质中存在的金属 离子反应形成。沉淀膜电阻大,并能使金属与 腐蚀性介质相互隔开,因而抑制金属腐蚀。
如在溶液中添加氨基醇可减缓铁的腐蚀, 这是因为铁与氨基醇的络合物 ,络合物不易溶 解于腐蚀介质中。
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水溶性缓蚀剂在实际生产中使用时,注意两个问题:
• 1、危险性缓蚀剂:所谓“危险”是指某些缓蚀剂,当用 量不足时,不仅不能缓蚀,反而加速腐蚀。因为含量不 足时,构成大阴极小阳极。
• 2、PH值的影响:使用水溶性缓蚀剂时,要注意溶液中 PH值的调节,否则可能达不到预期效果。
第2章 缓蚀剂及其应用
2.1 缓蚀剂 2.2 水溶性缓蚀剂及防锈水 2.3 油溶性缓蚀剂与防锈油脂 2.4 气相缓蚀剂
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2.1 缓蚀剂
缓蚀剂(inhibitor) 在腐蚀介质中加入少量某种物质,能使金属
的腐蚀速度大大降低,这种物质称为缓蚀剂或腐
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