1.2 溶液腐蚀及其缓蚀理论
在酸、碱、盐溶液、江、河、湖、海水介质,甚至饮用水介质中,或潮湿大气金属表面的水膜中,金属都会发生腐蚀,而且金属的这类腐蚀都是遵循电化学理论。根据腐蚀电化学理论,其腐蚀电化学过程都是由金属溶解的阳极过程以及去极化接受电子的阴极过程组成的,如果能寻找到一种物质破坏其阳极过程或阴极过程的进行,实际上就是减缓了金属的腐蚀,缓蚀剂就是这样一种物质,人们将在上述介质中添加少量的、能破坏腐蚀进程中的阳极过程或阴极过程、从而降低介质的侵蚀性、防止金属腐蚀的这类物质,称之为缓蚀剂,又称抑制剂。这类能抑制金属在腐蚀介质中的破坏过程的物质的研究和应用,有历史记载的是1845年开始的,至今已经有数千种之多,在防腐蚀的技术中,缓蚀剂具有方法简便、效果较好、成本低廉、适用性强的特点,已经广泛应用于石油、化工、冶金、机械电力、交通、武器装备、航空航天等部门,发挥了应有的作用。
一百多年来,在不同介质中使用的缓蚀剂的少量的加入,取得了极其显著的减缓腐蚀的作用,人们在进行研究时发现,并不能用一种理论加以解释,而是必须根据金属材料特性、腐蚀介质特点以及添加微量的缓蚀剂后,可能形成的表面膜层的性能与结构,提出复合缓蚀特征的解释,才是可能接受的。
对于无机缓蚀剂,缓蚀理论有:
(1)阳极型缓蚀剂钝化(氧化)膜理论;
(2)阴极去极化型钝化剂的成膜理论;
(3)阴极型缓蚀剂在金属表面形成沉淀膜理论;
(4)混合型缓蚀剂阻滞阳极、阴极过程理论等。
无机缓蚀剂大多是用于中性介质体系,主要是影响金属的阳极过程和钝化状态,近年来也有在酸性介质中采用无机缓蚀剂,尤其是开辟了无机和有机缓蚀剂协同作用而联合使用的前景。对于复杂的侵蚀环境,这种联合作用具有很好的研究和应用前景。
对于有机缓蚀剂,缓蚀理论有:
(1)有机缓蚀剂极性基团的物理吸附理论;
(2)有机缓蚀剂极性基团的化学吸附理论;
(3)有机缓蚀剂吸附和络合(螯合)作用理论;
(4)有机缓蚀剂分子π键吸附理论。
有机缓蚀剂主要用于酸性介质体系,当它在金属表面吸附成膜时,就会影响腐蚀过程动力学,从而达到减缓金属腐蚀速率的目的,近年来,有机缓蚀剂在中性介质中也获得了广泛的应用。
溶液缓蚀的基本原理就是研究、制造和充分利用缓蚀剂在该溶液中的加入,能较好地减缓该溶液对金属的腐蚀,又不影响该溶液进行除垢、除锈的作用,在这个前提下充分利用缓蚀剂的具体特性和缓蚀理论,进行缓蚀剂的选用和成分调整。