海洋工程材料-8缓蚀技术.ppt

1.物理吸附 1)金属表面荷电状态 物理吸附是由静电引力和范德华力引起的,其中静电引力占的比重最大,因而物理吸附的吸附作用力小、吸附热小、可逆性好、对金属无选择性。由于静电引力在物理吸附中起着重要作用，因此，金属表面的电荷状态直接影响物理吸附。 * 2）缓蚀剂的分子结构 缓蚀剂分子的结构对缓蚀效果也有影响。因为极性基团吸附在金属表面时，非极性基团形成的疏水层起着阻挡腐蚀介质的作用，疏水基团的结构也将影响缓蚀效果。疏水基团是由烃类组成的，烃基的长度即碳原子的个数直接影响缓蚀效率。 缓蚀剂的缓蚀效果还和非极性基团的形状有关，一般无支链的非极性基团的缓蚀效果高于有支链的缓蚀剂。 缓蚀剂本身的酸碱性也影响缓蚀效果。 * 2.化学吸附 化学吸附的本质是金属和缓蚀剂之间形成了配位键，配位键的形成是由吸附的一方提供未共用的孤对电子，吸附的另一方提供空轨道，相互作用而形成配位键。 1）供电子型缓蚀剂 缓蚀剂的中心原子一般为电负性较强的N、O、S等原子，这些原子具有未共用的孤对电子，金属原子的结构一般都有空的轨道。 2）供质子型缓蚀剂 当极性基团中的中心原子吸引相邻H上的电子时，会使H上的电子偏向中心原子，使H类似于带正电荷的质子一样，这时H就可以和金属表面多电子的阴极区发生吸附作用，这种化学吸附是由缓蚀剂向金属提供质子来完成的。 * 8.3缓蚀作用的影响因素 8.3.1金属材料的影响 1、金属材料的种类 不同种类的金属在腐蚀介质中的腐蚀速率不同，且不同缓蚀剂的选择性不同，从而选用的缓蚀剂也不同。 例如,用钢和铜组成的散热器,在与腐蚀介质接触时腐蚀情况是不同的.一般是钢比铜先发生腐蚀反应.如果向介质中加入低相对分子质量的有机胺,则可以抑制钢的腐蚀反应,但对铜的腐蚀无效;如果再向介质中加入硫基苯并噻唑缓蚀剂,则既可抑制钢材的腐蚀,也可抑制铜的腐蚀. * 2、金属材料的纯度 一般金属的纯度越高，缓蚀效果越差。缓蚀剂有抑制活性阳极区的作用,缓蚀效果明显,而纯铁中没有这种活性阳极区,因此缓蚀效果不明显. 3、金属材料的表面结构状态 金属材料在机械加工过程中，会使金属材料的表面状态、表面结构发生变化，或出现不均匀状态，这些变化也会影响缓蚀剂的缓蚀效果。 钢板经过冷轧后，表面出现位错。因此冷轧后的钢板上的缓蚀作用高于未冷轧钢板上的缓蚀作用。 对于热轧钢板,经过热加工后,表面发生了氧化,会增加钢板表面的粗糙程度,有时还会存在氧化皮,这些表面状态的变化都有可能降低缓蚀剂的缓蚀效果。 * 8.3.2介质的影响 1介质的种类 不同种类的介质对金属材料的腐蚀程度差别很大。例如,铁在酸性介质中腐蚀速度最大,在中性介质中次之,在碱性介质中次之.在强碱性环境中,铁表面会生成钝化膜,基本不发生腐蚀.因此,在不同的腐蚀介质中,缓蚀剂效果也不同,要根据具体情况选择不同的缓蚀剂. 即使在同一类的介质中,例如,在酸性腐蚀介质中,由于酸的种类不同,对金属的腐蚀速度也不相同,甚至差别很大. * 2.介质的浓度 腐蚀介质浓度的变化也会影响缓蚀剂的缓蚀效果。 3.介质的流速 介质的流速对缓蚀效果的影响可分为以下几种情况： （1）在静止状态时，缓蚀剂扩散缓慢，不能均匀地分散在介质中，影响缓蚀剂效果。 （2）一般情况下，介质流速增加，腐蚀率下降，甚至加速腐蚀。 （3）某些缓蚀剂的浓度不同时，介质流速的影响也不相同。 * 8.3.3温度的影响 1.缓蚀效率随温度的升高而降低 吸附过程一般都是放热过程，当温度升高时，缓蚀剂的吸附作用明显降低，甚至起不到缓蚀作用，金属的腐蚀加速。 2.温度升高有一定限度 在一定温度范围内，缓蚀效率对温度变化的影响不大，但是当温度超过某一限度时，缓蚀效果显著下降。 3.温度升高缓蚀效率增加 这种情况可能是由于温度的升高有利于生成钝化膜或反应产物膜 * 8.3.4缓蚀剂浓度的影响 1.缓蚀剂浓度增加，缓蚀效率增加 一般的无机、有机缓蚀剂在酸性溶液和低浓度的中性腐蚀介质中，都有这种规律性。 2.缓蚀效率与缓蚀剂浓度之间有一极限值 这类缓蚀剂，在某一浓度范围内都有很好的腐蚀效果，但是当缓蚀剂浓度低于或高于这一浓度范围时，缓蚀效率都会降低。 3.缓蚀剂浓度不足时，加速腐蚀 这类缓蚀剂在用量不足时，会加速腐蚀或引起局部腐蚀。被称为危险型缓蚀剂的都属于这种类型。 * 8.4海水中缓蚀剂性能与机理研究进展 就整个缓蚀剂领域而言，其发展速度非常快，不论从缓蚀机理上，还是从缓蚀剂品种、应用范围及其科研投入上都在发生着日新月异的变化。 缓蚀剂最早于1845年应用于钢铁工业的硫酸酸洗工艺中，至今已有近160年的发展历程。然而，最早的海水介质中的缓蚀剂却是1946年英国的J.A.Clay提出的，他提出用甲醛作海水介质中碳钢的缓蚀剂，到现在已有60多年的历史。 相比之下，海水介质中碳钢