缓蚀剂的成膜机理分析
缓蚀剂原理综合介绍
缓蚀剂简介以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。
它的用量很小(0.1％～1％)，但效果显著。
这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。
缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。
缓蚀剂有多种分类方法，可从不同的角度对缓蚀剂分类。
（1）根据产品化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。
①无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。
②有机缓蚀剂有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。
③聚合物类缓蚀剂聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。
（2）根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类，分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂[1]。
①阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。
它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。
这样就抑制了金属向水中溶解。
阳极反应被控制，阳极被钝化。
硅酸盐也可归到此类，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。
阳极型缓蚀剂要求有较高的浓度，以使全部阳极都被钝化，一旦剂量不足，将在未被钝化的部位造成点蚀。
②阴极型缓蚀剂抑制电化学阴极反应的化学药剂，称为阴极型缓蚀剂。
锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物，钙的碳酸盐和磷酸盐为阴极型缓蚀剂。
阴极型缓蚀剂能与水中、与金属表面的阴极区反应，其反应产物在阴极沉积成膜，随着膜的增厚，阴极释放电子的反应被阻挡。
在实际应用中，由于钙离子、碳酸根离子和氢氧根离子在水中是天然存在的，所以只需向水中加入可溶性锌盐或可溶性磷酸盐。
③混合型缓蚀剂某些含氮、含硫或羟基的、具有表面活性的有机缓蚀剂，其分子中有两种性质相反的极性基团，能吸附在清洁的金属表面形成单分子膜，它们既能在阳极成膜，也能在阴极成膜。
硫脲的缓蚀研究进展情况分析汇报
硫脲的缓蚀研究进展情况分析摘要硫脲作为防腐蚀领域的核心缓蚀剂，因具备独特的化学属性与广泛的实用性，而成为研究热点。
其缓蚀机制关键在于与金属表面的紧密交互，通过吸附作用形成持久保护膜并与金属离子发生络合，显著降低了金属的腐蚀速度。
近期，研究学者运用电化学测试、失重分析等多种先进方法，全面评估了硫脲的缓蚀效果，并探究了其在多种复杂环境下的应用效能。
硫脲缓蚀剂因其在石油化学工业、海洋工程等领域，尤其是在极端恶劣环境下的出色防腐性能而被广泛应用。
尽管成就显著，硫脲缓蚀剂的研发仍面临若干挑战，包括其作用机制的不明晰、环境适应性有待增强及长期稳定性需要进一步验证。
未来的研究方向应当侧重于深化硫脲缓蚀机制的理解，精细化调整其在各类环境中的应用策略，同时强化对其长期使用稳定性和安全性方面的探究。
这一系列努力旨在全面提升硫脲缓蚀剂的防腐能力，为防腐蚀科学的进步贡献力量。
关键词：硫脲；缓蚀剂；防腐蚀；机理探讨；应用实例；挑战与展望第一章引言1.1 研究背景及意义硫脲作为一种关键性的防腐缓蚀剂，在抵抗腐蚀的领域内拥有悠久且广泛的应用史。
金属材料，凭借其高导热性、优异的韧性和耐磨损性等工艺优势，在当代经济发展的洪流中扮演着不可或缺的角色。
然而，这些材料在面对腐蚀性环境时显得尤为脆弱，易受侵袭，这不仅会削弱其性能与使用寿命，还可能对生产安全构成严重隐患。
鉴于此，研发如硫脲这般高效的缓蚀剂，用以护航金属材料，增强其抵御腐蚀的能力，显得尤为关键与迫切。
随着现代工业的发展，腐蚀问题日益凸显，特别是在一些极端环境下，如高温、高压、高湿度等，金属材料的腐蚀速度会显著加快。
硫脲及其衍生物作为一类重要的缓蚀剂，能够通过在金属表面形成保护层，有效减缓金属的腐蚀速度。
这种保护层能够阻隔腐蚀介质与金属表面的直接接触，从而降低腐蚀反应的发生概率。
国内外学者对硫脲及其衍生物的缓蚀行为进行了深入研究。
这些研究涉及缓蚀剂的作用机理、影响因素以及实际应用效果等多个方面。
缓蚀剂缓蚀机理
缓蚀剂缓蚀机理
1.形成保护膜：缓蚀剂可以吸附在金属表面，形成一层均匀的保护膜，从而隔绝金属表面与腐蚀性环境的接触，防止金属材料发生腐蚀。
2. 阻碍物质扩散：缓蚀剂中的活性成分可以与环境中的腐蚀物质发生反应，形成一种难溶于水的物质，从而阻碍腐蚀物质在金属表面的扩散。
3. 电化学保护：缓蚀剂可以通过改变金属表面的电化学特性来保护金属。
它们可以改变金属表面的电位，从而抑制或减缓金属发生电化学反应，从而防止金属发生腐蚀。
总之，缓蚀剂通过多种方式对金属表面进行保护，从而防止金属发生腐蚀。
在工业生产和日常生活中，广泛使用缓蚀剂来保护金属材料，延长其使用寿命。
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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。
缓蚀剂作用机理研究进展
缓蚀剂作用机理研究进展赵希林;刘继宁;刘丽娟;郑雪峰【摘要】对常用的钝化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂进行了概述,重点阐述了目前关于缓蚀剂作用机理的三种主要理论,即成膜理论、吸附理论和电极过程抑制理论,分析了钨酸盐、钼酸盐、有机膦酸盐、杂环类及复合型缓蚀剂作用机理的研究进展情况.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2015(032)004【总页数】4页(P9-12)【关键词】缓蚀剂;缓蚀理论;作用机理【作者】赵希林;刘继宁;刘丽娟;郑雪峰【作者单位】四川锦美环保科技有限公司,四川成都610041;四川锦美环保科技有限公司,四川成都610041;四川锦美环保科技有限公司,四川成都610041;四川锦美环保科技有限公司,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】TG174.42Key words:corrosion inhibitor ； corrosion inhibition theory ； action mech anism19世纪50年代美国钢铁企业曾使用向除锈酸液中添加某种药剂的方法，取得满意的除锈防腐效果，自1860年英国宣布第一个缓蚀剂专利开始，缓蚀剂的应用得到了快速发展，至今形成了铬酸盐、锌盐、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、全有机膦系、钼酸盐、钨酸盐、有机羧酸、有机胺等系列。
缓蚀剂种类繁多且机理复杂，目前没有一种统一的方法将其合理分类[1]。
缓蚀机理的研究是金属防腐研究中极为重要的问题，关于缓蚀理论主要有三种，即成膜理论、吸附理论和电极过程抑制理论。
成膜理论是指缓蚀剂在金属表面形成不溶于水或难溶于水的保护膜，从而抑制金属腐蚀；具有极性基团的有机缓蚀剂则主要是通过范德华力或与金属表面氧化物形成共价键的形式，吸附在金属表面起到防腐的作用，这就是吸附理论；电极过程抑制理论则指缓蚀剂通过抑制金属在腐蚀介质中的电化学过程来减缓金属腐蚀速度的理论。
这些理论并不是孤立存在的，某些缓蚀剂防腐是这几种作用共同作用的结果。
缓蚀剂种类,作用原理(图文)详解
前言：缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。
它的用量很小(0.1%～1%)，但效果显著。
主要用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。
缓蚀效率愈大，抑制腐蚀的效果愈好。
有时较低剂量的几种不同类缓蚀剂配合使用可获得较好的缓蚀效果,这种作用称为协同效应；相反地,若不同类型缓蚀剂共同使用时反而降低各自的缓蚀效率，则称为拮抗效应。
缓蚀剂可按作用机理或保护被膜特性进行分类。
常见种类① 钝化剂：一般是无机类的强氧化剂.例如,铬酸盐、硝酸盐、钼酸盐等.它们的作用就是使腐蚀介质具有更强的氧化性,使金属表面保持完整的氧化膜.其作用和电化学的阳极保护异曲同工.② 有机缓蚀剂：其中包括酸洗缓蚀剂和抗蚀油脂.钢铁的酸洗是许多加工过程的必不可少的预处理工序,目的是除去钢铁表面的氧化物,但这个过程必然也会使金属本身受到腐蚀.为了减少金属的腐蚀,在酸洗时必须加入缓蚀剂.这种缓蚀剂通常有：邻位和对位的甲苯硫脲、丙硫醚、二戊基胺、甲醛、对位硫甲酚等.其作用机理是：缓蚀剂被普遍地吸附于钢铁的表面,使得钢铁酸洗时引起腐蚀的电极反应受到阻化.有的缓蚀剂可以提高氢的超电压,使氢离子还原的阴极反应受阻；有的缓蚀剂可使铁氧化为二价铁离子的反应受阻,使阳极极化.但一般认为,缓蚀剂可以同时减慢阴极和阳极的反应,使钢铁的腐蚀速率明显降低.抗蚀油脂用于金属材料和制件在运输和贮藏期间的暂时防腐,它主要由油、脂或蜡等加入少量有机添加剂组成.这种有机添加剂一般是极性化合物,可吸附于金属表面.其作用机理相似于酸洗缓蚀剂,所不同的是,要求抗蚀油脂中的添加剂在近中性的条件下发生作用,而酸洗缓蚀剂要求在酸性条件下发生作用.作为抗蚀油脂中的添加剂的有机物质通常为：有机胺类、环烷酸锌、各种石油产品氧化的产物、磺化油的碱金属和碱土金属的盐等.③ 气相缓蚀剂：气相缓蚀剂是一种能挥发,但蒸气压较低且其蒸气具有防腐作用的物质.它主要用于重要机器零件（如轴承等）在贮藏和运输过程中的防腐.其防腐机理并不十分清楚,主要还是和气相缓蚀剂在金属表面的吸附有关.最有效也是使用最广的一种气相缓蚀剂是亚硝酸二环己烷基胺,这是一种无毒无气味的白色结晶,挥发较慢,在较好的封闭包装空间中,室温下对钢铁制件可以有一年的有效防腐期.它的缺点是,会加速一些有色金属如锌、锰、镉等的腐蚀,所以在使用时应特别注意制件中有无有色金属.配方配方以阻垢缓蚀剂xt-309为例：原理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。
缓蚀剂
盐水溶液 低熔点液体
缓蚀剂的类型：—按保护对象分类
• 铜缓蚀剂： • 铝缓蚀剂： • 锌缓蚀剂：
• 铁缓蚀剂：
• ……
实际应用对缓蚀剂的要求
• 高缓蚀效率： • 低商品价格： • 广原料来源： • 快缓蚀效果：
一般要求！
• 长使用寿命：
• 易表层修复： • 小环境污染； • 少附带影响。
化学稳定性好 缓蚀剂形成的保 护膜容易修复 缓蚀剂的使用不影 响基体材料的性质
导体的 电阻率
R
l S
l 2d M
阻变化。
试样的横截面积
腐蚀产物的？ 或是金属的？
反应电流与腐蚀电流
电化学反应
nF nF nF i i o expRT h exp RT h i icorr exp nF h exp RT h RT
腐蚀过程
fa f
没有缓蚀剂
f有Corr
f无Corr
fc
lg i有co lg i无co
抑制阴极过程
lg i
加入混合 型缓蚀剂
fa
fCorr fc
lg i有co lg i无co lg i
f
没有缓蚀剂
既抑制阴极过程 也抑制阳极过程
未来缓蚀剂的研究方向
• 从天然植物、海产动植物中提取、分离缓蚀剂 组分，并进行化学改性； • 对无机盐缓蚀剂进行改性； • 开发有机酸衍生物的环境友好型缓蚀剂； • 应用分子设计理论开发高分子型缓蚀剂； • 利用工业废物提取、分离缓蚀剂组分； • 加强对缓蚀剂污染成分的处理； • 缓蚀剂现代测试方法研究
g
缓蚀剂降低金属 腐蚀速度的倍数
Vo V
或者 g
磷酸酯基钢铁缓蚀剂和化学转化膜的制备及其抗腐蚀性能研究
磷酸酯基钢铁缓蚀剂和化学转化膜的制备及其抗腐蚀性能研究有机磷酸酯分子由亲水性的磷酸基团和疏水性的烃基基团组成,可以依靠磷酸基团在金属表面的吸附形成一层磷酸酯薄膜而对金属基体起到良好的保护作用。
在众多的有机磷酸酯类物质中,植酸这一绿色无污染的多齿金属螯合剂作为缓蚀剂及金属表面化学转化膜成膜材料,被广泛地应用于金属的腐蚀与防护领域。
在近十几年的研究中,人们主要研究了植酸作为铝合金、镁合金、铜及其合金等金属材料的缓蚀剂及化学转化膜成膜材料的一些相关性能,但是对于植酸分子作为缓蚀剂的缓蚀原理、在金属表面的成膜机理及影响其缓蚀效率的因素研究得比较少,而且几乎没有开展对植酸分子进行有目的的改性以提高其对金属材料腐蚀防护性能方面的研究。
本论文首先研究了几种分子结构相似的有机磷酸单酯对铁的缓蚀效果及缓蚀机理,然后选取植酸这一特殊的磷酸酯分子为研究对象,全面详细地研究了植酸作为钢铁材料缓蚀剂在不同腐蚀介质中的缓蚀效率及成膜机理,最后有目的地对植酸分子进行改性,并开展了有关将改性的植酸作为钢铁表面化学转化膜成膜材料及硅烷涂层改性剂等方面的研究。
本论文的主要研究内容及实验结果如下：(1)不同链长的正烷基磷酸单酯在酸性溶液中对铁缓蚀性能的研究缓蚀剂的缓蚀效率与缓蚀剂的分子结构、亲疏水性、缓蚀剂分子在溶液中的聚集状态有非常密切的关系。
为了更好地了解烷基磷酸酯的缓蚀效率与它们的分子结构、疏水碳链长度及它们在水溶液中的聚集状态之间的关系,文中我们选取正丁基磷酸单酯、正已基磷酸单酯和正辛基磷酸单酯三种结构相似的烷基磷酸酯分子做为缓蚀剂,研究了它们在酸性条件下对铁的缓蚀性能。
文中以五氧化二磷作为磷酸化试剂与合适的正烷基醇发生酯化反应制备了相应的烷基磷酸单酯。
根据它们在水溶液中电导率随浓度的变化趋势可知正己基磷酸单酯和正辛基磷酸单酯具备表面活性剂的性质,它们的临界胶束浓度分别为166 ppm和68 ppm,而正丁基磷酸单酯不具备表面活性剂的性质。
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缓蚀剂的成膜机理分析1 缓蚀剂的分类缓蚀剂的应用广泛,种类繁多,分类方法也较多,人们常常从不同的角度对缓蚀剂进行分类,常见的分类方法有:1) 根据化学组成分类[1 ] . 按照构成缓蚀剂的物质是无机化合物还是有机化合物可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂.2) 根据所抑制的电极过程分类. 按照缓蚀剂在电化学腐蚀过程中抑制的电极反应是阳极反应还是阴极反应或两者兼而有之,缓蚀剂可分为阳极型缓蚀剂,阴极型缓蚀剂或混合型缓蚀剂.一般来说,阳极型缓蚀剂使金属的腐蚀电位Ec向正的方向移动,阴极型缓蚀剂使金属的腐蚀电位Ec向负的方向移动; 而混合型缓蚀剂则对腐蚀电位Ec的影响较小,故腐蚀电位的移动很小或没有移动.3) 根据所生成保护膜的类型分类[2 ] . 按照缓蚀剂在保护金属过程中所形成的保护膜的类型,缓蚀剂可以分为钝化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂. 其中沉淀膜型缓蚀剂又分为水中离子型和金属离子型两种.2 缓蚀剂在金属表面形成保护膜的机理分析2. 1 钝化膜型缓蚀剂钝化膜型缓蚀剂简称钝化剂,为无机强氧化剂[3 ] .如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐和钨酸盐等. 在反应中比较容易被还原的强氧化剂才能作钝化剂. 以铬酸盐为例,铬酸盐包括铬酸(H2CrO4) 和重铬酸(H2Cr2O7) 的可溶性盐,如Na2Cr2O7 、Na2CrO4 、K2Cr2O7 、(NH4) 2CrO4 等,分子结构中铬为正六价. 铬酸盐和重铬酸盐可以以任何比例混合而不影响缓蚀效果,所以一般统称为铬酸盐.铬酸盐有很强的氧化能力,发生氧化反应时Cr6 +还原为Cr3 + . 铬酸盐在较高浓度时是十分有效的阳极钝化剂. 铬酸盐对碳钢的钝化与碳钢在H2SO4 中的电位极化相似,钝化时铁表面发生的反应为:Cr2O72 - + 8H+ + 6e →Cr2O3 + 4H2O反应时被还原的铬酸盐以Cr2O3 的形态吸附在铁的表面和铁表面同时生成的Fe2O3 共同组成钝化膜,反应为:2Fe + 3H2O →Fe2O3 + 6H+ + 6e用铬酸盐钝化的铁的表面那层钝化膜,充分脱水,结构致密,防腐性能好. 而其它缓蚀剂处理铁都无法得到这样的膜,甚至用KMnO4 强氧化剂也不能达到铬酸盐钝化铁的那种程度.铬酸盐的优点是:它不仅对钢铁,而且对铜、锌、铝及其合金都能给予良好的保护;适用的pH 值范围很宽(pH = 6～11) ;缓蚀效果特别好,使用铬酸盐作缓蚀剂时,碳钢的腐蚀速度可低于0. 025 mm/ 年. 铬酸盐的缺点是:毒性大,环境保护部门对铬酸盐的排放有严格的要求;容易被还原而失效,不宜用于有还原性物质(例如硫化氢) 泄露的炼油厂的冷却系统中.2. 2 沉淀膜型缓蚀剂水中离子型缓蚀剂分析以聚磷酸盐为例,聚磷酸盐是目前使用最广泛、最经济的冷却水缓蚀剂之一. 除了具有良好的缓蚀性能外,聚磷酸盐还是优良的阻垢剂,可阻止水中碳酸钙和硫酸钙结垢. 最常用的聚磷酸盐是六偏磷酸钠和三聚磷酸钠. 它们是一些线形无机聚合物。
聚磷酸盐具有强表面活性,其分子结构中的P O 基能容易提供电子对给具有空轨道的金属,牢牢地吸附在金属上. 聚磷酸盐的缓蚀、阻垢性能都和它的表面活性有关. 聚磷酸盐具有阳极极化和阴极极化双重缓蚀性能.聚磷酸盐是一种非氧化型的钝化剂. 聚磷酸盐加入水中之后,很容易吸附在金属表面上,并且置换出吸附在金属表面的一部分H+ 和H2O 分子,降低了溶解氧和H+ 及H2O 反应的可能性. 而且,它使溶解氧更容易吸附在金属表面. 当足量的氧吸附在金属表面时,氧使金属表面钝化,所以,聚磷酸盐必须在溶解氧存在条件下才能表现出阳极极化的缓蚀性能. 聚磷酸盐和水中存在的二价金属离子如铁、钙、锌等结合,在金属表面形成一层沉积物膜,起阴极极化作用,抑制金属的腐蚀,所以聚磷酸盐又是阴极型缓蚀剂. 聚磷酸盐的表面活性使它具有清洗金属表面的能力.在冷却水系统开工时可以用它对系统进行全面的清洗. 如果系统的污垢不严重,聚磷酸盐能逐渐的将污垢清洗出去. 逐渐建立完整的腐蚀控制,它对于控制点蚀和瘤状或结节状的腐蚀特别有效.聚磷酸盐在碱性条件下,形成磷酸钙垢的危险很大. 使用聚磷酸盐时,如系统中只有钢铁材料,水中的pH值在5. 0～7. 0 为宜. 如系统中存在铜和铜合金,低pH值易使铜受到腐蚀,水中的pH 值应严格控制在6. 7～7. 0 或添加铜缓蚀剂并降低pH 值,以避免生成磷酸钙垢. pH 值高于8 ,不但会产生磷酸盐垢,同时也会发生局部的腐蚀. 还有磷酸盐含磷,是微生物生长繁殖的养料,在水中聚磷酸盐会被许多的微生物分解而降低缓蚀性能,也会局部腐蚀并造成微生物污染.金属离子型缓蚀剂分析以铜缓蚀剂为例[4 ] ,当设备用铜和铜合金制造时,存在一种特殊的腐蚀问题:被腐蚀而产生的铜离子很容易和较活泼的金属,如铁和铝等发生如下反应:Fe + Cu2 + →Cu + Fe2 +2Al + 3Cu2 + →2Al3 + + 3Cu铜离子经还原而生成的金属铜便沉积在活泼金属上面,铜作为阴极,活泼金属为阳极,构成腐蚀电池. 由于铜的电位较低(E o氧化= - 0. 337 V) ,腐蚀电池的电动势很大,会使活泼金属受到严重的、穿透速度很快的腐蚀. 铜和铜合金产生的铜离子,还会被水带到很远的地方沉积下来而引起腐蚀. 将水中的铜离子浓度控制在0. 1 mg/ L 以下可以防止这种腐蚀,冷却水系统所使用的缓蚀剂,大多数都能抑制铜受到腐蚀,但将水中的离子浓度控制在0. 1 mg/ L 以下,要在中性和碱性水中才能实现. 因此,使用有铜和铜合金材料的冷却水的pH值必须控制在6. 5 以上. 下面介绍几种重要的铜缓蚀剂:1)β—疏基苯并噻唑(MBT) [5 ,6 ] (Mercaptobenzoth2iazole) ,其结构式为:对于铜和铜合金,β—疏基苯并噻唑是一种特别优良的缓蚀剂,它在低浓度时(例如2 mg/ L) 就能将铜和铜合金的腐蚀速度降得很低. 铜的表面对β—疏基苯并噻唑有很强的化学吸附作用,吸附在铜表面的β—疏基苯并噻唑按一定的方式排列,将腐蚀物质隔开,并且阻止铜变为铜离子进入水中而引起腐蚀.β—疏基苯并噻唑对铜沉积在铁和铝等活泼金属上而引起的电偶腐蚀的抑制也很有效.β—疏基苯并噻唑的优点是: (1) 对铜和铜合金的腐蚀控制比较有效; (2) 用量少. 它的缺点是:易被氧化而失效,所以应避免和氧化剂型的缓蚀剂一起使用;对氯和氯胺很敏感,也易被它们氧化.2) 1 ,2 ,3 —苯并三唑(BTA) (Benzotriazole) ,结构式为1 ,2 ,3 —苯并三唑是一种很有效的铜和铜合金缓蚀剂.它对铜的缓蚀作用与MBT相似:铜的表面对苯并三唑或苯并三唑与铜离子的螯合物有强烈的化学吸附作用,在铜表面形成防腐屏幕,防止腐蚀性物质与铜接触,又阻止铜进入水中成为铜离子. 所以它不但能抑制金属基体上的铜溶解进入水中,而且还能使进入水中的铜离子钝化,防止铜在钢、铝、锌及镀锌铁等金属上的沉积和黄铜的脱锌. 此外,1 ,2 ,3 —苯并三唑对铁、镉、锌、锡也有缓蚀作用. 它的使用浓度比MBT 还低,只要1 mg/ L 就能建立对铜和铜合金的良好保护,使用时的pH 值范围为5. 5～10 ,浓度不必随pH 值而调整.1 ,2 ,3 —苯并三唑的抗氧化能力强,不会因加氯而遭到破坏. 虽然氯会与它生成不稳定的化合物,使它对铜的保护作用减弱. 1 ,2 ,3 —苯并三唑的优点是:对铜和铜合金的缓蚀效果好;更能耐受氯的氧化作用. 它的缺点是价格较高.3) 硫酸亚铁:硫酸亚铁是特别的缓蚀剂,常作为海水、其他咸水或直流冷却系统中的铜和铜合金的缓蚀剂. 用海水作冷却水的铜换热器,加以硫酸亚铁使铜管内壁生产一层含有铁化合物的保护膜,甚至可以厚达0. 0762 mm ,有效地抑制铜受到的腐蚀,特别是水流冲刷引起的腐蚀. 这一过程称为硫酸亚铁造膜处理.硫酸亚铁的优点是:价格便宜,用量少;污染较轻.它的缺点是:造膜技术较为复杂;冷却水中含有硫化氢或其它还原性物质,且污染很严重时,硫酸亚铁造膜无效.2. 3 吸附膜型缓蚀剂吸附膜型缓蚀剂如有机胺、木质素类、葡萄糖酸盐等. 以有机胺为例,有机胺是用作冷却水系统的吸附膜剂,这种有机胺又称为膜胺,主要指C10～C20的链状脂肪族胺. 如C16 H33NH2 、(C16 H33 ) 2NH、C18 H37NH2 、(C18H37) 2NH. 它们制造容易,缓蚀性能较好,所以应用也较广. 胺及其衍生物也具有较好的缓蚀性能. 有机胺分子中的亲水基团为—NH2 和NH ,亲油基团为烷基. 有机胺投加到水中后,氨基(亲水基) 吸附在金属表面,烷基(亲油基) 朝外(腐蚀环境) . 金属表面都吸附了有机胺后,就形成一层吸附膜. 吸附膜中的烷基发挥遮蔽作用. 阻止水、氯离子和氧等腐蚀性物质和金属接触,起到防止金属腐蚀的作用. 由于氨基能稳固地吸附在金属表面,故可防止水流速对吸附膜的破坏作用. 有机胺能透过金属表面上已存在的腐蚀产物或污垢面而逐渐在金属表面形成保护膜. 因此,有机胺不仅可以用于比较清洁的系统. 而且可用在已运转一段时间且存在一些腐蚀和污垢的系统. 有机胺在渗透穿过腐蚀产物和污垢并在金属表面附着的过程中,能使这些污垢和腐蚀产物相互的结合松弛,与金属表面的粘聚力下降,使它们逐渐脱落而被水冲走. 由于有机胺有相当好的清洗金属表面的能力,所以在污垢比较多的系统中使用有机胺时,要逐渐加入,并慢慢增加其浓度,以免剥落下来的污垢太多,造成热交换器管子堵塞.C16H33NH2 、(C16H33) 2NH、C18H2 ,NH2 、(C18H37) 2NH等有机胺只要加2 %左右于冷却水中,就可均匀扩散到各个角落. 起始浓度由20 mg/ L～50 mg/ L 分批投入,待有机胺在金属表面形成单分子膜后,就消耗较少,只要补充损失量即可. 有机胺的膜相当牢固,成膜后在冷却水中维持几个mg/ L 即可,短时间停止投药或水中有机胺浓度降到零也不会引起多大变化,发现后及时投药就可以. 有机胺的缓蚀效果相当好. 在一般的冷却水系统使用,其缓蚀率可达90 %以上,经常受冲刷和侵蚀的区域约为50 %. 单独使用有机胺的防腐效果好,如再和其它缓蚀剂一起使用,防腐蚀效果则更佳. 但有机胺的防腐蚀性能受盐量的影响较大. 在含盐高的水中,单体胺的扩散较困难,防腐蚀能力下降,在海水中投加50 mg/ L 的胺对碳钢的缓蚀率仅有35 %～60 % ,增加胺的浓度至200 mg/ L ,缓蚀率也只有60 %～80 %.有机胺的优点是:缓蚀效果好;抗氯性能良好,加氯杀菌不会影响有机氨的防护作用. 它的缺点是:受盐量的影响较大;价格昂贵,处理费用高,经济上不合算.。