缓蚀剂的种类机理及应用优秀课件

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)阳极抑制机理图阳极抑制型缓蚀剂作用曲线图图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。

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。

无机缓蚀剂摘要：一、无机缓蚀剂的定义与作用二、无机缓蚀剂的分类1.按照成分分类2.按照缓蚀机理分类三、无机缓蚀剂的应用领域1.金属材料的防护2.工业设备的防腐四、无机缓蚀剂的发展趋势与展望正文：无机缓蚀剂是一种用于抑制金属材料腐蚀的化学物质，通过与金属表面形成保护膜，降低金属与腐蚀介质的接触，从而减缓金属的腐蚀速度。

无机缓蚀剂具有成本低、效果显著、使用方便等优点，广泛应用于各个领域。

根据成分，无机缓蚀剂可分为以下几类：1.氧化锌：具有良好的缓蚀性能，适用于各种水质和金属材料。

2.氢氧化铝：适用于水质较硬的场合，对碳钢、不锈钢等金属材料具有较好的缓蚀效果。

3.硅酸盐：主要用于炼油、化肥等工业领域的设备防腐。

按照缓蚀机理，无机缓蚀剂可分为以下几类：1.阳极保护：通过自身作为阳极，吸引金属材料表面的电子，从而保护金属材料不被腐蚀。

2.阴极保护：在金属表面形成保护膜，降低金属与腐蚀介质的接触，从而减缓金属的腐蚀速度。

无机缓蚀剂广泛应用于以下领域：1.金属材料的防护：在钢铁、铜、铝等金属材料的表面处理过程中，使用无机缓蚀剂可以提高金属材料的耐腐蚀性能。

2.工业设备的防腐：在石油、化工、化肥等工业领域，设备经常受到腐蚀的威胁，使用无机缓蚀剂可以有效延长设备的使用寿命。

随着科技的进步，无机缓蚀剂的研究和应用将越来越深入。

未来，无机缓蚀剂的发展趋势主要表现在以下几个方面：1.绿色环保：随着环保意识的加强，无机缓蚀剂的研究将更加注重绿色、环保，降低对环境和人体健康的影响。

2.高效缓蚀剂：研究人员将继续开发具有更高效缓蚀性能的新型无机缓蚀剂，满足各个领域的防腐需求。

3.复合缓蚀剂：将多种无机缓蚀剂进行复合，发挥各自的优势，实现更好的缓蚀效果。

有机缓蚀剂的作用机理
有机缓蚀剂指的是一类可用于金属表面防腐的有机溶剂，它们能够形
成一层保护膜，以防止金属被腐蚀。

这些有机缓蚀剂通常被用于汽车、船
舶等金属制品的维护和保养，以延长其使用寿命。

有机缓蚀剂通过以下几
种机理发挥作用：
1.形成抑制层：有机缓蚀剂能够在金属表面上形成一层致密、均匀的
抑制层，阻止氧气和水分进一步接触到金属表面，从而防止了金属的腐蚀。

这种抑制层通常是由有机缓蚀剂的分子与金属表面上的氧化物、氢氧化物
等物质发生反应形成的。

2.阻断金属表面：有机缓蚀剂能够通过吸附在金属表面上，形成一层
保护膜，阻止外界腐蚀物质的侵入。

这层保护膜通常是由有机缓蚀剂的分
子通过吸附作用形成的，它们能够填补金属表面的微小孔隙，从而增加了
表面的密度，大大减少了腐蚀物质的接触面积。

3.自修复能力：有机缓蚀剂还具有一定的自修复能力。

当金属表面被
损坏时，有机缓蚀剂能够很快地通过扩散到表面进行修复，形成一层新的
保护膜，以保护金属不被腐蚀。

4.发生氧化反应：有机缓蚀剂中的活性物质能够与金属表面上的氧气
发生氧化反应，形成一层氧化物膜，从而起到抑制腐蚀的作用。

这种氧化
反应常常是在酸性环境下进行的，有机缓蚀剂中的活性物质能够在这种环
境下发挥最大的作用。

综上所述，有机缓蚀剂通过形成抑制层、阻断金属表面、自修复能力
和发生氧化反应等机制，能够有效地防止金属腐蚀。

因此，有机缓蚀剂在
工业生产和日常生活中有着广泛的应用。

缓蚀剂有多种分类方法，可从不同的角度对缓蚀剂分类。

[1][2]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主要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。

控制部位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，也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的。

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。

阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散，起了缓蚀作用，巯基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等属于此类缓蚀剂。

保护膜类除了中和性能的水处理剂，大部分水处理用的缓蚀剂的缓蚀机理是在与水接触的金属表面形成一层将金属和水隔离的金属保护膜，以达到缓蚀目的。

136Vol.53No.11Nov.2020油田常用缓蚀剂类型、机理及选用技术呼园平(延长油田股份有限公司南泥湾采油厂，陕西延安716000)［摘要］腐蚀是威胁油田正常生产的常见问题，随着开采年限的增加，各油田腐蚀问题日益严重，添加缓蚀剂是较为经济实用的防腐蚀措施之一。

多年来，如何经济有效地利用缓蚀剂为油田创造最大效益一直是研究热点。

为指导油田现场技术人员合理选用缓蚀剂，从现场使用的角度出发介绍了缓蚀剂的分类、作用机理及选用流程，并通过延长油田某区块缓蚀剂选用实例进行了验证。

结果表明：在油田现场按照“腐蚀原因分析-供应商建议-实验室评价-现场试验”的步骤来选用缓蚀剂是可行的。

该方法是指导缓蚀剂现场应用较为科学、有效的方法，可以供其他油田借鉴参考。

［关键词］油田；腐蚀；缓蚀剂；选用技术［中图分类号］TG174.42［文献标识码］B［文章编号］1001-1560(2020)11-0136-05Classification,Mechanism and Selection Technology of Corrosion Inhibitors for Oil FieldsHU Yuan-ping(Nanni w an Oil Production,Yanchang Oil Field Corporation,Yan*an716000,China)Abstract:Corrosion is a common problem threatening the normal production of oil field.With the extension of oilfield production time,the corrosion problem of oil field is becoming more and more serious.Adding corrosion inhibitor is an economic and practical anticorrosion measure. How to use the corrosion inhibitor economically and effectively create the maximum benefit for oil field production has been a research hotspot. In order to guide oilfield technicians to select corrosion inhibitors,the classification,action mechanism and selection process of corrosion inhibitors were introduced in the view of the practical application and further verified through the selection of corrosion inhibitors in Yanchang oilfield.Results showed that it was feasible to select corrosion inhibitor according to the steps of"analysis of corrosion cause-supplier suggestion-laboratory evaluation-field test".This was a scientific and effective method to guide the field application of corrosion inhibitors,and could be used for reference by other oilfields.Key words：oilfield；corrosion；corrosion inhibitor；selection technology0前言目前，随着国内各油田开采年限的增加，其含水量普遍提高。

缓蚀剂作用的电化学机理缓蚀剂的作用机理总的来说可以分为两种，即电化学机理和物理化学机理。

电化学机理是以金属表面发生的电化学过程来解释缓蚀剂的作用；而物理化学机理则以金属表面所发生的物理化学变化来说明缓蚀剂的作用。

两种机理处理问题的方式不同，但它们并不矛盾，而且还存在着某种因果关系。

1缓蚀剂作用的电化学机理金属的腐蚀大多是金属表面发生原电池反应的结果，这也是造成腐蚀的最主要因素。

金属在电解质溶液中的腐蚀过程是由两个共轭反应组成的，即阳极反应和阴极反应。

若要减缓金属腐蚀，则要减缓金属表面上进行的电化学的反应速度，如果能抑制阳极、阴极反应中的任何一个或两个，原电池反应将减缓，金属的腐蚀速度就会减慢。

⑴阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂对阳极过程的影响通过以下几种作用来实现：①在金属表面形成致密、附着力强的氧化膜，当氧化膜达到一定厚度以后，氧化反应的速率减慢，金属钝化，腐蚀速率大大降低；②因特性吸附有效抑制金属的离子化过程；③可以使得金属的电极电位达到钝化电位。

⑵阴极型缓蚀剂阴极型缓蚀剂对阴极过程的影响通过以下几种作用来实现：①提高阴极反应的过电位，使氢离子放电受阻；②在金属表面形成化合物膜，如有机缓蚀剂中的低分子有机胺及其衍生物，都可以在金属表面阴极区形成多分子层，使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀；③吸收水中的溶解氧，降低腐蚀反应中阴极反应物的浓度，从而减缓金属的腐蚀。

⑶混合型缓蚀剂混合型缓蚀剂可以同时抑制阳极和阴极反应速度，降低腐蚀电流，腐蚀电位变化不大或无明显变化，对腐蚀电化学过程的影响通过以下几种作用来实现：①与阳极反应产物反应生成不溶物，这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀的作用；②形成胶体物质，形成的复杂胶体体系的化合物可作为有效的缓蚀剂；③在金属表面吸附，形成吸附膜。