缓蚀剂的种类机理及应用
缓蚀剂分类

缓蚀剂分类可从不同的角度对缓蚀剂进行分类。
(1)按用途分类缓蚀剂按用途可分为单功能型和多功能型。
①单功能型缓蚀剂这种缓蚀剂只含有某一种基团(如氨水、乌洛托品),它们仅对钢铁类黑色金属材料制品具有缓蚀性能,而对多种有色金属,或是两种金属的连接处,其缓蚀效果不佳,有时对多种金属组合件机械制品中的铜、锌、镉等有色金属部件,需要采取隔离保护措施甚至放弃使用缓蚀剂技术。
②多功能型缓蚀剂它们的分子中含有两个或两个以上的缓蚀基团,如苯并三氮哩(BTA)及其衍生物、三氮哇系列化合物、邻硝基化合物、蔬基苯并嚏哩(MBT)、胯类化合物等缓蚀剂。
斐基喳琳中就有一OH、一N两个缓蚀基团,这些基团不仅能对铜及铜合金具有良好的缓蚀性能,而且对铁、锌、镉、银等金属具有良好的缓蚀效果。
(2)根据化学成分分类可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。
Q无机缓蚀剂主要包括铭酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、聚磷酸盐等。
②有机缓蚀剂主要包括麟酸(盐)、麟梭酸、蔬基苯并嚏哇、苯并三氮哇、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。
③聚合物类缓蚀剂包括一些低聚物的高分子化合物。
(3)根据电化学腐蚀的控制行为分类可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。
①阳极型缓蚀剂包括无机强氧化剂,如铭酸盐、亚硝酸盐等。
其作用是在金属表面阳极区与金属离子生成致密的、附着力强的氧化物保护膜,抑制金属溶解。
阻极型缓蚀剂被称为“危险性缓蚀剂”,因为一旦剂量不足,未覆盖区将会被加速孔蚀。
因此,应用时不能低于缓蚀剂在该条件的“危险浓度”。
这类缓蚀剂同样可以减缓化学腐蚀的侵袭。
②阴极型缓蚀剂可抑制电化学阴极反应的化学药剂,如碳酸盐、磷酸盐等。
其作用是与金属反应,在阴极生成沉积保护膜。
这类缓蚀剂在用量不足时不会加速腐蚀,故又有“安全缓蚀剂”之称。
③混合型缓蚀剂某些含氮、硫或羟基的、具有表面活性的有机缓蚀剂,其分子中有两种极性相反的基团,能吸附在金属表面形成单分子吸附膜。
有机缓蚀剂的作用机理(最新整理)

有机缓蚀剂的作用机理----冀衡酸洗缓蚀剂产品部有机缓蚀剂分子中通常同时具有极性基团与非极性基团,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与腐蚀介质的接触,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,这些中心原子与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。
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,那么金属表面与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。
在缓蚀剂的实际应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--缓蚀剂

第2 章 缓蚀剂
第2 章 缓蚀剂
(2)酸性介质中的缓蚀剂 ) 该类缓蚀剂一般用于金属除锈及除氧化皮的酸洗过程中, 故称酸洗缓蚀剂。 该类缓蚀剂的作用是在酸溶解金属上的氧化皮、锈蚀产 物的同时,抑制酸对金属基体的溶解。酸洗缓蚀剂的缓蚀 效率按照下式计算:
不用缓蚀剂时的腐蚀速 度 − 使用缓蚀剂的腐蚀速度 不用缓蚀剂时的腐蚀速 度
第2 章 缓蚀剂
(3)油溶性缓蚀剂 ) 结构: 结构:油溶性缓蚀剂分子结构的特点是不对称性,一 般由极性和非极性的两个基团构成。常见的极性基团有
− OH ,−COOH ,− SO3 H ,− NH 2
它们与金属、水具有很强的亲和力;非极性基团主要 是烃基,具有亲油憎水性。因此,当油溶性缓蚀剂与金属 接触时,会发生缓蚀剂分子在油—金属界面的定向吸附。 — 作用机理: 作用机理:有两种理论 a:成膜理论:该理论认为,缓蚀剂分子吸附在金属表 :成膜理论: 面后,会与金属发生化学反应,生成难溶于水的钝化膜 (相膜),从而阻滞了腐蚀电池的电极过程。如BTA即属 于该类。
第2 章 缓蚀剂
一般金属为弱的电子接受体,称为软酸;而高价的金属阳 离子如Fe3+,AL3+成为硬酸,电负性较强的F、O、N化合 物中的阴离子为强的电子给予体,为硬碱,电负性较小的 S、P、Br、I等化合物的阴离子则为软碱。 硬酸与硬碱形成物理吸附,软酸与软碱形成化学吸附。 (B)化学吸附: 大部分有机缓蚀剂分子中,含有以氧、氮、硫、磷为 中心原子的极性基团,具有一定的供电子能力。两者可以 形成配位反应而发生化学吸附。该吸附具有明显的吸附选 择性。过程为不可逆,受温度影响小。化学吸附多为抑制 阳极反应。
第2 章 缓蚀剂
(2)阴极型缓蚀剂: )阴极型缓蚀剂: 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。此类缓蚀剂是“安全型缓蚀剂” 作用过程:a成膜型阴极缓蚀剂,腐蚀过程在研究生成 的OH-与缓蚀剂反应生成的不溶性物质使金属表面形成膜 层,阻碍阴极反应。(硫酸锌,碳酸氢钙及镁,锰等钢铁 缓蚀剂);b增加氢离子放电过电位的缓蚀剂,在酸性溶 液中砷离子、锑离子等在金属表面析出时,提高了氢离子 放电的过电位而抑制氢离子的还原反应。 (3)混合型缓蚀剂: )混合型缓蚀剂: 同时抑制阳极反应及阴极反应,例如含氮、含硫以及 既含氮有含硫的有机化合物、琼脂、生物碱,硅酸钠,铝 酸钠等。
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与阳极反应。
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与氧气,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与阳极过程。
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。
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。
气相缓蚀剂的作用机理与研究方法

气相缓蚀剂的作用机理与研究方法
气相缓蚀剂的作用机理与研究方法
一、作用原理
气相缓蚀剂(VCI)是一种通过蒸发和扩散释放到包装内部的物质,具有防腐蚀的作用。
其主要作用原理有两个:
1. 构筑互补保护层:VCI释放的化学物质会在金属表面形成一层保护膜,它能够与氧气、水蒸气等气体发生化学反应,从而保护金属。
2. 吸附防蚀:VCI释放的化学物质具有对金属表面吸附的能力,能够吸附在金属表面降低腐蚀的速度。
二、研究方法
VCI的研究方法主要分为以下几个方面:
1. 包装材料的选择:VCI需要通过包装材料释放到包装内部,因此,包装材料的选择对于VCI的使用至关重要。
一般建议使用聚乙烯、聚酰胺等包装材料。
2. VCI化学物质的筛选:VCI化学物质的选择需要考虑金属材料的种类、环境条件等因素。
VCI化学物质应具有良好的蒸发性、稳定性和吸附性。
3. VCI作用机理的研究:对VCI作用机理的研究是深入理解VCI腐蚀防护机理的必要条件。
目前,VCI作用机理的研究主要集中在基于表面电化学、原子力显微镜等表征手段的实验研究。
4. VCI性能的测试:VCI的性能测试主要包括蒸发速率、吸附能力、抗氧化性能等方面。
常用测试方法包括热重分析、XRD、SEM等。
5. VCI应用效果的评估:VCI应用效果的评估需要从防腐蚀效果、包装成本、环境污染等多方面进行综合评估。
综上,掌握气相缓蚀剂的作用机理和研究方法,对于科学地开发应用VCI技术具有重要的参考作用。
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
缓蚀涂料中缓蚀剂的作用机理

缓蚀涂料中缓蚀剂的作用机理大家有没有想过呀,缓蚀涂料里的缓蚀剂到底是怎么发挥作用的呢?今天咱就来好好唠唠这个事儿。
一、形成保护膜。
缓蚀剂就像是一个贴心的小卫士哦。
它能够在金属表面形成一层保护膜,就好比给金属穿上了一层坚固的铠甲。
这层保护膜可以把金属和周围那些可能会让它生锈腐蚀的坏家伙,比如说腐蚀性的液体或者气体啥的,给隔离开来。
比如说,有些缓蚀剂会和金属表面发生化学反应,生成一种致密的化合物膜。
这种膜紧紧地贴在金属表面,那些腐蚀性物质就很难钻进去捣乱啦。
还有些缓蚀剂呢,它们会在金属表面形成一层物理吸附膜。
想象一下,就像是无数个小磁铁,把缓蚀剂分子吸附在金属表面,形成一个屏障,让腐蚀性物质没机会靠近金属。
二、改变金属表面的性质。
缓蚀剂还挺神奇的哈,它能改变金属表面的性质呢。
有些缓蚀剂可以让金属表面的电极电位发生变化。
你知道吧,金属在某些环境下会发生电化学腐蚀,就像电池一样,会有电流产生,然后金属就慢慢被腐蚀掉了。
但是缓蚀剂可以调整金属的电极电位,让它不容易发生这种电化学腐蚀反应。
比如说,把金属的电极电位往正方向移动,让它处于一个更稳定的状态,这样那些腐蚀性的反应就不容易发生啦。
另外呀,缓蚀剂还能改变金属表面的润湿性。
啥叫润湿性呢?简单来说,就是液体在金属表面是容易铺开还是聚成一团。
如果金属表面对腐蚀性液体的润湿性比较好,那液体就容易在金属表面扩散,腐蚀的范围就可能会变大。
而缓蚀剂可以让金属表面变得不太容易被液体浸湿,这样腐蚀性液体就不容易在金属表面停留和扩散,也就减少了腐蚀的机会。
三、抑制腐蚀反应的进行。
缓蚀剂还能直接对腐蚀反应来个“刹车”呢。
有些缓蚀剂可以和腐蚀性物质发生化学反应,把它们变成一些相对无害的东西。
比如说,在酸性环境中,金属容易被酸腐蚀,但是有些缓蚀剂可以和酸发生反应,把酸给消耗掉一部分,这样就降低了酸对金属的腐蚀能力啦。
还有些缓蚀剂可以吸附在金属表面的活性位点上。
这些活性位点就像是金属身上的“弱点”,腐蚀性物质很容易在这些地方发起攻击。
关于缓蚀剂的应用

关于缓蚀剂的一些应用一、缓蚀剂的作用缓蚀剂是减缓金属腐蚀的添加剂,是具有抑制金属生锈腐蚀的化学药品的总称。
一般要求在酸洗液中加入少量缓蚀剂即有强烈抑制金属在酸洗过程被腐蚀的效果。
金属腐蚀分化学腐蚀与电化学腐蚀。
金属与化学物质(酸)直接反应造成的腐蚀叫化学腐蚀,如Fe+2HCl==FeCl2+H2↑的化学反应。
金属与电解质溶液形成化学微电池,在电池阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应叫做金属的电化学腐蚀。
电化学腐蚀速度要比化学腐蚀快得多而且危害也大得多:在酸液中金属发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀,又称氢去极化腐蚀,具体表现为:阴极反应 2H+2e——>H2阳极反应 Fe-2e——>Fe2+而产生的H2如果扩散到金属内部会弓I起金属脆性增加,在有应力部位开裂或强度较低部位发生鼓疱,这种现象称为氢脆或氢鼓疱,会造成设备的突然破损,其危害比腐蚀更大。
加入酸洗缓蚀剂的作用就是减缓电化学腐蚀中某个电极反应的发生。
不同种类缓蚀剂的作用机理是大不相同的。
有的缓蚀剂可吸附在金属表面形成连续的薄膜阻隔清洗介质对金属的腐蚀;有的与金属作用形成保护层;有的缓蚀剂阻滞电化学腐蚀的阴、阳极反应,抑制金属溶解和析氢吸氢等。
如含有砷离子(As3+)、锑离子(Sb3+)等无机酸洗缓蚀剂的作用原理是这些阳离子在电池的阴极区被还原成中性原子并沉积在电极上,使旷离子从阴极得电子的放电反应变得十分困难,从而使整个电化学氧化还原反应的速度大为减缓。
而含有极性基团的有机化合物如硫脲、吡啶的缓蚀机理则要复杂得多,目前正处在研究和争议之中,但一般认为这些有机化合物的缓蚀作用与表面活性有关,表面活性使这些物质能在金属溶液界面上的活性区域发生吸附,其结果是使原来在界面活性区域发生的电化学反应受到强烈阻滞而大大降低金属电化学腐蚀的速度。
如常见的含有胺基的缓蚀剂在酸液中其极性基团可吸附在金属表面,而其憎水的非极性基团在金属表面定向排列成憎水层,排斥酸性介质的腐蚀。
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§1.1 缓蚀剂的分类 缓蚀剂,即一种延缓腐蚀的制剂,又叫腐蚀抑制剂或阻止剂,是指向
腐蚀介质中加入少量或微量的化学物质,通过物理、化学或物化反应而阻 止、减缓金属的腐蚀速度,同时还保持着金属材料原来的物理、化学及机 械性能。
按照作用机理分类 按照成分分类
按照应用环境分类
一、按照作用机理分类 根据缓蚀剂对电极过程的抑制作用,可将其分为阳极、阴极和混合型
合理使用缓蚀剂是防止和减缓金属及其合 金在特定腐蚀环境中产生腐蚀的有效手段。由 于它不需要改变原有设备和工艺过程,只是向 腐蚀环境添加某些无机、有机化学物质就可阻 止或减缓金属材料的腐蚀,因此在国民经济的 各个部门得到广泛的应用。本章将介绍有关缓 蚀剂的类型、作用原理及缓蚀剂技术的应用。
缓蚀剂
1.1缓蚀剂的种类 1.2缓蚀剂的机理 1,3缓蚀剂的应用
图图66--22 阳阳极抑极制抑型制缓型蚀缓作用蚀原作理用原理
图6-3 阴极去极化型 缓蚀作用原理
二、吸附理论
吸附理论指缓蚀剂本身或次生产物吸附在金属表面上形成保护性的隔 离层,或消活性区,或改变双电层结构等,从而达到缓蚀的目的。
吸附可分为物理吸附和化学吸附两类。 物理吸附是靠库仑引力或范德华力,属于远程吸附,其速度快、过程 可逆,常呈多分子层,多数表现为阴极性缓蚀,与金属表面电荷密切相关。 化学吸附是靠化学键来实现的,属于近程吸附。譬如活性区的金属离 子浓度高,有部分金属离子处于过渡状态而停留在金属表面,含N,S,P 和O的缓蚀剂与活性区的金属过渡态形成配位键,吸附在金属表面,从而 阻止金属溶蚀。化学吸附速度快、不可逆,常呈单分子层,多数表现为阳 极性缓蚀,具有一定的化学选择性。
胺、苯甲酸戊胺。
§1.2 缓蚀机理
由于缓蚀剂种类繁多,缓蚀机理错综复杂,主要有以下三种理论。
电化学理论 吸附理论 成膜理论
一、电化学理论 当向金属系统加入缓蚀剂后,提高了电极过程中的极化阻力,图6—1
埃文斯图或使电极过程发生改变,可以用埃文斯图加以解释(图6—1)。 图6—1a是阴极缓蚀剂,使得阴极极化曲线负移或增加曲线斜率,相应的腐 蚀电流降低。图6—1b是阳极缓蚀剂,使得阳极极化曲线正向平移或增加曲 线斜率,使在腐蚀电位下对应的腐蚀电流降低。图6—1c是混合型缓蚀剂, 它同时增加阴、阳极的极化阻力。
三、按照应用环境分类 按照应用环境可以将缓蚀剂分为四类: (1)酸性溶液用缓蚀剂:适用于酸性介质,如乌洛托品、
咪唑啉、苯胺、硫脲和三氯化锑; (2)碱性溶液用缓蚀剂:适用于碱性介质,如硝酸钠、
硫化钠、过磷酸钙; (3)中性溶液用缓蚀剂:适用于天然水和盐水,如六偏
磷酸钠、葡萄糖酸锌、硫酸锌; (4)气相缓蚀剂:适用于仓库和包装袋内,如碳酸环己
(3)混合型缓蚀剂:可以同时减缓阴阳极反应速度,多由在阴阳极发 生吸附所致,有时也称为掩蔽型缓蚀剂。能直接吸附或附着在金属表面上, 或者因次生反应形成不溶性保护膜而使金属与介质隔离的物质,如亚硝酸 二环己胺的水解产物能吸附在金属表面上;含氮、磷、硫和氧等具有孤电 子对元素的有机物可直接在金属表面形成化学吸附层;硫酸锌和氯化铍在 阴极区生成氢氧化物的沉积层,也属于掩蔽型缓蚀剂。
缓蚀剂的种类、机理及 应用
缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在 于环境( 介质) 中的,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。缓蚀剂 技术由于具有操作简单、见效快、能保护整 个系统等优点, 而广泛应用于石油品生产加 工、化学清洗、大气环境、工业用水、仪表 制造等生产过程。近年来缓蚀剂和缓蚀技术 的研究和应用发展很快, 如多功能通用缓蚀 剂、高效低毒型缓蚀剂( 如环保型精细化学 品HA1气相缓蚀剂) 、杂环型缓蚀剂、低聚 型缓蚀剂已相继研制成功。
二、按照成分分类 从化学物质的成分属性上,缓蚀剂又可分为无机和有机缓
蚀剂两类。 (1)无机类缓蚀剂:硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐和重铬酸
盐等(阳极型);亚硫酸盐、三氧化二砷、三氯化锑等(阴极 型);多磷酸盐、硅酸盐、铝酸盐和碱性物质等(混合型或掩 蔽型)。
(2)有机类缓蚀剂:带有氮、磷、硫和氧的杂环化合物、 高分子醇、醛、胺和酰胺;磺酸、脂肪酸及其衍生物;硫脲及 其衍生物;噻唑和硫脲唑类;季胺盐类;磷化物、硫醇、烷基 亚砜、噻嗪以及不饱和的链系、环系化合物等。
图6-1 埃文斯图
一、电化学理论
缓蚀剂造成阳极钝化时,金属的腐蚀就会受到强烈的抑制。磷酸盐、 苯甲酸盐等阳极抑制型缓蚀剂的作用机理可用极化曲线来解释(图6—2)。
有些缓蚀剂,如亚硝酸盐和酸性介质中的钼酸盐,它们的缓蚀作用在 于促进阴极去极化,增加阴极交换电流密度iR,从而降低钝化金属的腐蚀 速度,称为阴极去极化型缓蚀剂。其作用机理见图6—3。
二、吸附理论
物理吸附对化学吸附具有协同作用,因此很多缓蚀剂表现为混合吸附 的性质。
所有吸附作用都会影响电极过程的电化学参数α,β和i0。从毛细管曲线 可以看到吸附对表面电荷的影响,图6—5中,A为纯Na2SO4溶液,月为 Na2SO4溶液中加入表面活性阴离子I-,C为Na2SO4溶液中加入表面活性阳 离子[N(C2H5)4]+。
三类。其中: (1)阳极型缓蚀剂:具有氧化性,能使金属表面钝化而抑制金属溶蚀,
如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、钼酸盐及丙酮肟等。使用时要特别注意, 浓度不足会加剧局部腐蚀。
(2)阴极型缓蚀剂:能消除或减少去极化剂或增加阴极过程的极化性 (即能增加阴极反应过电位)的物质。如肼、联胺、亚硫酸钠等能除去溶 解氧;砷、锑、铋、汞盐能增加析氢过电位。
阴离子(I-)吸附使得零电荷电位E0负移,对应的表面张力σ0。降低, 在正荷电区,表面张力σ下降更多;阳离子吸附使E0正移,负荷电区表面张 力σ明显下降。
苯并三唑(BTA)和2—巯基苯并噻唑(MBT)是常用的铜缓蚀剂, 对它们(特别是BTA)的缓蚀机理和在铜表面上的吸附特性已有许多报道。 一般认为BTA分子上的氮和MBT分子上的硫,以其未共用电子对与Cu(Ⅰ) 形成配位键。有关中性盐中BTA和MBT在铜(尤其是在铜合金)上的吸附 热力学研究得较少。本工作主要采用弱极化循环伏安法测定金属/溶液的 界面电容,求得不同缓蚀剂浓度下的表面覆盖度,通过计算机拟合,确定 吸附等温式类型和吸附能,由此判证吸附特性。