腐蚀是指金属材料或制件在周围环境介质的作用下.doc

腐蚀是指金属材料或制件在周围环境介质的作用下，逐渐产生的损坏或变质的现象。通常认为：金属在环境中，由于他们之间所产生的化学、电化学反应及物理溶解作用而引起损坏或变质。或者说，金属腐蚀是金属在环境中，在金属表面或截面上进行的化学或电化学多相反应，结果使金属转入了氧化（离子）状态。热力学研究揭示出大多数金属都具有与周围环境发生作用而转入氧化离子状态的倾向，即金属腐蚀是一种自发的趋向，不可避免。由于金属腐蚀给国民经济的发展带来的经济损失约占当年国民经济生产总值的1.5%~4.2%左右，金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，从日常生活到工农业生产，从尖端科学技术到国防工业的发展，凡是使用金属材料的地方，都不同程度的存在着腐蚀问题。它给人们带来了巨大的经济损失，造成了灾难性的事故，耗竭了宝贵的能源与资源。为将腐蚀造成的损失减低到最低限度，腐蚀研究者创造和发展了很多的防腐蚀措施，而缓蚀剂应用则是其中应用较广，效果比较显著的手段之一。 美国试验与材料协会（ASTM）将缓蚀剂定义为“以适当的浓度和形式存在于介质中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物”。这一定义具有严格的科学性。1860年英国公布的酸洗铁板用缓蚀剂这一世界上第一个缓蚀剂专利，从此，宣告了人们研究、应用缓蚀剂时代的开始。此后的百多年间，缓蚀剂的研究一直相当活跃，成果显著，每年都有大量的专利和产品问世，现在人们已从天然物质转向合成性能优越的化合物来适应不同层次、不同方面的需求，同时也将蚀剂从实际应用上升到理论研究的高度，使缓蚀剂理论得到迅速发展和完善，反过来指导缓蚀剂的研制和应用。 缓蚀剂的作用机理 缓蚀机理概述 对缓蚀剂作用机理的研究可以追溯到20 世纪初，而近三十年代来，这方面的研究更是引起了广大腐蚀科学工作者的重视。1927年Fischer对抑制腐蚀电极反应的不同方式作了仔细的分析后，提出了界面抑制机理，电解液抑制机理，膜抑制机理及钝化机理。Lorenz和ansfeld也明确提出用界面抑制和相界面抑制来表达两种不同的电极反应阻滞机理。他们认为界面阻抑作用发生在裸露的金属表面与腐蚀介质相互接触的系统中，而相界面阻抑则是指腐蚀基体和电解液同存在于三维层中，该层由微溶的腐蚀产物和缓蚀剂组成。酸性溶液中有机添加作用机理的研究再20世纪20年代即已开始，近年来不断得到新的发展。学者们先后提出了吸附理论，修饰理论，软硬酸碱理论（SHAB），钝化理论，尖端突变理论等。当然，上述各种理论着重点及研究角度都不尽相同，一般说来，酸性介质缓蚀剂主要是吸附型的，其缓蚀作用的一个可能机理是覆盖效应，而另一个可能机理为负催化效应。所谓覆盖效应是指在缓蚀剂所吸附的金属表面，金属的阳极溶解过程和阴极析氢过程均不能进行；而负催化效应则是指缓蚀剂吸附在金属溶解的活性区，它的吸附改变了腐蚀电化学过程的阴极反应或阳极反应的活化能，从而阻滞阴极过程或阳极过程的进行，甚至同时阻滞了阴、阳极反应。 由于金属腐蚀和缓蚀过程的复杂性以及缓蚀剂的多样性难以用同一种理论解释各种各样缓蚀剂的作用机理以下是几种作用理论的要点： 成相膜理论 成相膜理论认为缓蚀剂在金属表面形成一层难溶解的保护膜以阻止介质对金属的腐蚀。该种保护膜包括氧化物膜和沉淀膜。 吸附膜理论 吸附膜理论认为，某些缓蚀剂通过其分子或离子在金属表面的物理吸附或化学吸附形成吸附保护膜而抑制介质对金属的腐蚀。有的缓蚀剂分子或离子与金属表面静电引力和分子间作用力而发生物理吸附。另一些缓蚀剂可以与金属表面形成配位键而发生化学吸附。缓蚀剂以其亲水基团吸附与金属表面，疏水基团远离金属表面，形成吸附层把金属活性中心覆盖，阻止介质对金属的腐蚀。此类缓蚀剂主要是有机缓蚀剂 电化学理论 电化学理论认为缓蚀剂通过加大腐蚀的阴极过程或阳极过程的阻力而减小腐蚀速率。因此而分为阳极抑制型、阴极抑制型和混合抑制型缓蚀剂。 缓蚀机理的研究方法 缓蚀剂是一个复杂的过程，一般是借助缓蚀剂在金属表面形成二维或三维的保护膜来实现。 研究缓蚀剂缓蚀吸附作用的方法很多，根据所依据的不同原理可以大致分为腐蚀产物分析法、电化学方法以及谱学方法。腐蚀产物分析法主要建立在缓蚀剂的吸附缓蚀作用会引起缓蚀体系某些宏观物性（如腐蚀金属量、析氢或者吸氧量、温度等）改变的基础上。电化学方法是根据缓蚀剂的加入改变腐蚀电化学反应历程，从而导致相应的电化学参数（如腐蚀电位Eｃｏｒｒ、腐蚀电流密度Jｃｏｒｒ、极化电阻Rｐ及界面电容Cｄ等）发生变化。现代各种谱学技术方法则可以表征金属表面缓蚀吸附膜的状况与精细结构，从而判断缓蚀剂作用的过程和机理。 腐蚀产物分析法中最诶经典和直接的方法是失重法。该法通过测量金属试样侵入腐蚀介质一定时间后的质量变化来确定腐蚀速率。根据金属试样在介质中的运动与否，又可以分为静态失重法和动态失重法