缓蚀剂分类

第十一讲 金属缓蚀剂陈旭俊 徐瑞芬缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。

缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。

缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术，广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。

一、缓蚀剂的分类缓蚀剂的品种繁多，常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等，至今尚难以有统一的分类方法。

常见到的分类方法有以下几种。

1.按缓蚀剂作用的电化学理论分类(1)阳极型缓蚀剂 通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。

这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移，氧化金属使之钝化，从而阻滞阳极过程。

例如，中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。

一些非氧化型的缓蚀剂，例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中，只有与溶解氧并存，才起到阳极抑制剂的作用。

(2)阴极型缓蚀剂 通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。

这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移，或者被阴极还原，或者与阴离子反应而形成沉淀膜，使阴极过程受到阻滞。

例如ZnSO 4、Ca(HCO 3)2、As 3+、Sb 3+可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As 、Sb 覆盖在阴极表面，以阻滞腐蚀。

(3)混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程，又可抑制阴级过程。

例如含氮和含硫的有机化合物。

2.按化学成分分类(1)无机缓蚀剂，如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。

(2)有机缓蚀剂，如胺、硫脲、乌洛托品等。

3.按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类(1)氧化膜型缓蚀剂通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。

例如，铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。

由于它们具有钝化作用，故又称为钝化剂。

(2)沉淀膜型缓蚀剂由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜，从而阻滞金属腐蚀的物质。

例如在中性介质中的硫酸锌、聚磷酸钠、碳酸氢钙等。

(3)吸附膜型缓蚀剂能吸附在金属表面形成吸附膜从而阻滞金属腐蚀的物质。

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。

有机缓蚀剂有机缓蚀剂分为膦系缓蚀阻垢剂，有机胺类，芳香族唑类，羧酸盐类等几大类，具体介绍如下：一膦系缓蚀阻垢剂磷酸盐与聚磷酸盐在许多方面相似，但他们分子结构中都有C-P键，这种键比聚磷酸盐中-O-P-键要牢固的多，因此这类化合物化学稳定性好，不易水解，耐高温性能好，在使用中不会因水解生成正磷酸，从而避免了聚磷酸盐使用中导致菌藻过于繁殖的缺点。

所以在20世纪70-80年代以来发展极为迅速。

随着环保事业的发展，工业循环冷却水处理中磷，铬，锌，钼等排放逐渐受到严格限制，很多国家都已经制定了相应的限排标准。

而磷酸盐因其本身含磷低，缓蚀效率高，使用剂量小，还有与其他药剂共用时良好协同效应，在水处理中有着广泛的应用前景。

具体细分两类如下：（1）氨基三亚甲基膦酸氨基三亚甲基膦酸固体为结晶粉末，易溶于水，易吸潮，易于运输和使用，尤其适用于冬季严寒地区。

产品呈酸性，应避免与眼睛，皮肤或衣服接触，一旦溅到身上，应立即用水冲洗。

氨基三亚甲基膦酸具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。

可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。

ATMP在水中化学性质稳定，不易水解。

在水中浓度较高时，有良好的缓蚀效果。

氨基三亚甲基膦酸用于火力发电厂、炼油厂的循环冷却水、油田回注水系统。

可以起到减少金属设备或管路腐蚀和结垢的作用。

ATMP在纺织印染等行业用作金属离子螯合剂，也可用于金属表面处理剂等。

（3）除上述产品外，还有二亚乙基三胺五亚甲基膦酸，2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸，磷酰基聚丙烯酸，亚乙基二胺四亚甲基膦酸。

2-羟基膦酸酰基乙酸，二乙烯三胺五亚甲基膦酸。

聚氧乙烯醚丙三醇膦酸酯。

二有机胺类有机胺类在水处理中属于吸附膜型缓蚀剂，他们大多在同一分子内同时存在极性吸附基和疏水基。

在清洗金属表面上用极性基吸附，形成一层吸附膜，以疏水基阻止水和溶液氧等向金属表面扩散，来抑制腐蚀反应，这种吸附膜是单分子膜，过剩的胺经常存在于液体中，用于修补膜，因此投药量小，但在中性冷却水中，如果碳钢表面不能保持清洁状态，则吸附膜型缓蚀剂很多显示出理想的缓蚀效果。

水处理剂之缓蚀剂的定义、分类与评价方法
1)缓蚀剂的定义
按照ASTM-G15的定义，缓蚀剂又称腐蚀抑制剂或阻蚀剂，是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境(介质)时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。

2)缓蚀剂的分类
按缓蚀剂的化学组成分类，有无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。

按缓蚀剂对电极过程的影响分类，有阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。

按在金属表面形成保护膜的特征分类，有氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂。

按缓蚀剂使用介质分类，有酸性介质缓蚀剂、中性介质缓蚀剂和碱性介质缓蚀剂。

按应用领域分类，有酸洗缓蚀剂、冷冻水用缓蚀剂、油气井酸化缓蚀剂、石油化工工艺用缓蚀剂、油田注水用缓蚀剂、锅炉水用缓蚀剂、循环冷却水用缓蚀剂等等。

3)工业水处理中缓蚀剂的评价方法
工业水处理过程中，缓蚀剂通常是作为水处理剂的一种组分与其他药剂复配使用的，因此，缓蚀剂的应用研究和作用效果的评价与工业水系统的各种参数，包括材料、水质等密切相关。

常用的评价方法有失重法、旋转挂片失重法、电化学极化曲线法(Tafel线外推法）、极化电阻法、交流阻抗谱法等，许多现代物理方法如扫描电子显微镜（SEM)、俄歇电子能谱法（AES)、X-光电子能谱法(XPS)、各种光电化学方法等常被用来研究工业水介质中缓蚀剂的作用机理。

动态模拟试验和现场挂片是评价缓蚀剂等水处理剂工业应用效果的主要方法。

缓蚀剂类型及应用缓蚀剂是一种化学品，它在金属表面上形成保护膜，防止金属被腐蚀。

根据它们的化学成分和作用机制，缓蚀剂可以分为几种不同的类型。

下面是一些常见的缓蚀剂类型及其应用的介绍。

1. 磷酸盐缓蚀剂：磷酸盐缓蚀剂是一种常见的无机缓蚀剂，常用于防止钢铁材料的腐蚀。

磷酸盐缓蚀剂可以与金属表面上的氧化层发生化学反应，形成一层保护性的磷酸盐薄膜。

这种薄膜可以阻止氧气和水分接触金属表面，从而防止腐蚀的发生。

2. 有机缓蚀剂：有机缓蚀剂通常是有机化合物，它们在金属表面形成一层非常薄的薄膜，以防止金属被腐蚀。

有机缓蚀剂可以通过与金属表面上的氧化层发生化学反应或吸附在金属表面上形成保护膜来实现缓蚀的作用。

有机缓蚀剂具有较好的湿润性和渗透性，在很多领域都有广泛的应用，如石油化工、建筑、汽车、军工等行业。

3. 缓蚀涂层：缓蚀涂层是一种特殊的涂料，在金属表面形成一层保护性的薄膜，以阻止金属被腐蚀。

缓蚀涂层通常由缓蚀剂和基质组成，缓蚀剂起到防腐蚀的作用，而基质则提供了涂层的保护功能。

缓蚀涂层可以根据不同的应用环境和需求进行调配，以实现最佳的缓蚀效果。

4. 缓蚀添加剂：缓蚀添加剂是一种添加到液体中的化学物质，用于防止金属在液体中腐蚀。

这些添加剂可以与液体中的金属离子发生化学反应，形成一层保护性的薄膜，以防止金属被腐蚀。

缓蚀添加剂通常用于冷却水、锅炉水、汽车冷却液等液体介质中，以延长金属设备的使用寿命。

5. 化学渗碳缓蚀剂：化学渗碳缓蚀剂是一种应用在钢铁表面的缓蚀剂，用于提高钢铁的耐蚀性。

它通过让金属表面与化学物质反应，形成一层碳化物层，从而防止钢铁材料被腐蚀。

化学渗碳缓蚀剂主要应用于汽车、机械制造、航空航天等领域，以提高金属产品的抗腐蚀性能。

缓蚀剂的应用范围广泛，涉及到多个行业和领域。

下面是一些常见的应用场景：1. 石油化工工业：石油化工设备容易受到腐蚀的侵害，常使用缓蚀剂来保护设备的表面免受腐蚀的影响。

2. 船舶和海洋工程：由于船舶和海洋设备长时间潜水在海水中，容易发生腐蚀，因此需要使用缓蚀剂来防止腐蚀的发生。

缓蚀剂的分类及应用缓蚀剂是一种用于减缓金属腐蚀速度的化学物质。

它们可以通过改善金属表面的化学稳定性来防止腐蚀发生。

缓蚀剂广泛应用于许多行业，例如石油、化工、航空航天、汽车、建筑等，以保护金属结构的耐久性。

下面将对缓蚀剂的分类及应用进行详细阐述。

缓蚀剂的分类可以从不同的角度进行划分，常见的分类方法包括化学成分、使用方式和可溶性。

按照化学成分，缓蚀剂可分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂。

有机缓蚀剂通常基于含有氮、硫、氯、杂环等元素的化合物，它们可以通过形成稳定的保护膜来抑制金属腐蚀的发生。

常见的有机缓蚀剂有胺类、硫化合物、有机酸等。

例如，胺类缓蚀剂常用于碳钢的腐蚀防护，它们能够与金属形成络合物，阻止氧和水的进一步侵蚀。

硫化合物则常用于防止非铁金属的腐蚀，其活性硫原子可以与金属的表面形成抗腐蚀的层。

无机缓蚀剂的主要成分是金属盐类，常用的无机缓蚀剂有铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等。

这些化合物能够与金属表面发生反应，生成致密的氧化膜或盐膜，从而减缓金属腐蚀的发生。

根据使用方式，缓蚀剂可分为直接添加型和包覆型。

直接添加型缓蚀剂是指将缓蚀剂直接添加到腐蚀介质中，以达到减缓腐蚀速度的效果。

它们可以通过与金属表面形成保护膜或与腐蚀介质中的有害成分发生反应来实现防腐效果。

包覆型缓蚀剂则是将缓蚀剂作为一层涂层包裹在金属表面，起到隔离和保护的作用。

这种缓蚀剂通常包括腐蚀抑制剂、树脂、填料等。

它们具有很好的附着性和防腐能力，可以在一定程度上抵抗外界环境的侵蚀。

根据可溶性，缓蚀剂可以分为溶于水的缓蚀剂和溶于油的缓蚀剂。

溶于水的缓蚀剂一般用于水介质的防腐。

它们会在水中形成保护膜，降低腐蚀电位，减缓金属的腐蚀速度。

这种缓蚀剂可以直接溶解在水中使用，也可以加入到液体清洗剂、冷却液、燃料等中进行使用。

溶于油的缓蚀剂主要用于润滑油、润滑脂等润滑介质的腐蚀防护。

它们能够形成微膜，在金属表面起到抗腐蚀的作用，阻止润滑介质对金属的侵蚀。

缓蚀剂在各个行业有着广泛的应用，其中一些主要应用领域如下：1. 石油化工行业：缓蚀剂常用于防止管道、储罐等设备在酸性环境中的腐蚀。