缓蚀剂

气井缓蚀剂

酸性天然气中由CO2、H2S等引起的井筒及地面管网的腐蚀破坏一直是酸性气田开发过程中面临的主要技术难题之一。CO2在潮湿的环境下或溶于水后对钢铁有很强的腐蚀性。与强酸（如盐酸）相比，由于CO2溶于水后，在相同的pH值条件下，其总酸度较高，对钢铁的腐蚀比强酸还严重。因此，为了防止酸性气体造成的腐蚀，常用的防腐措施主要采用耐蚀管材、表面保护覆盖层或涂镀层、加注缓蚀剂、工艺性防腐等，其中最经济、见效最快的就是使用缓蚀剂。其优点是用量少，加药设备简单，容易实施，而且防腐蚀效果能得到保证。

用于气井的缓蚀剂多是含氮化合物，如胺类、咪唑啉、酰胺类和季胺盐以及含有硫和磷元素的咪唑啉等。其中以咪唑啉及其衍生物的用量最大，其用量约占缓蚀剂总用量的90%左右。咪唑啉学名为间二氮杂环戊烯，呈现白色针状，其母体结构是咪唑，二氢取代咪唑后成为咪唑啉，其杂环大小与咪唑一致。咪唑啉类缓蚀剂一般由3部分组成，即具有1个含氮五元杂环，杂环上与氮原子（N）成键的具有不同活性基团（如酰胺官能团、胺基官能团、羟基）的亲水支链R1和含有不同碳链的烷基憎水支链R2。

在国外开展的防止CO2腐蚀的缓蚀剂研究中，发现4-氨基哌啶衍生物可用于防止CO2饱和盐水对钢材的腐蚀，其缓蚀率高达95%；烷氧基硫醇的磷酸酯或其胺盐可作为高浓度CO2环境中的缓蚀剂；2，3-双取代基3，4，5，6-四氧嘧啶化合物，适用于含CO2、H2S及盐水深井的腐蚀防护；而含硫基和氨基的咪唑啉衍生物，对CO2、H2S的缓蚀率可达90-95%。国内许多单位也开展了CO2、H2S缓蚀剂的研究工作。四川石油管理局天然气研究所开发了用于防止CO2、H2S腐蚀系列缓蚀剂；华北油田及中科院金属研究所研制的季胺盐缓蚀剂应用于现场，取得了满意的缓蚀效果。大庆石油学院研制的咪唑啉及苯基硫脲衍生物有较好的抑制CO2腐蚀作用。

根据气井腐蚀介质的不同，缓蚀剂大致可分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂、分散型缓蚀剂和气相缓蚀剂。研究发现，有些缓蚀剂虽对CO2腐蚀有一定的缓蚀作用，但温度稍高（>70℃）则发生脱附而使缓蚀效率大幅度降低，甚至失效。根据CO2腐蚀机理，认为成膜型缓蚀剂控制CO2腐蚀效果较好。油溶性成膜缓蚀剂已广泛用于气井中以控制CO2腐蚀。

缓蚀剂加注量及加注周期：确定缓蚀剂加注量及周期应根据必要的缓蚀剂现场评价试验，并考虑气井井深、产气量、产水量以及缓蚀剂的流动性能等因素。由于缓蚀剂对应用条件的针对性强，当操作条件如温度、压力、浓度和流速等改变时，采用的缓蚀剂型号及加量也需要改变，可以通过现场挂片、安装腐蚀探针来监测并确定正确的加量。

缓蚀剂应用（川渝气田为例）

川渝气田概况

室内评价

CT2-1缓蚀剂

CT2-1是油溶水分散型缓蚀剂，主要成分为有机酰胺。该缓蚀剂的成膜效果好，适合含CO2和H2S的腐蚀环境防护。针对重庆气矿和威远气田高H2S低CO2的腐蚀环境，室内对研制的CT2-1缓蚀剂进行了模拟现场条件的防腐效果评价，结果见表2。评价条件：腐蚀液含H2S （1000 ± 50）mg/L，5%（ω）NaCl，温度（40 ± 2）℃，试验周期72h，试验材质为NT80SS。从试验结果看，CT2-1缓蚀剂的加量为50 mg/L可将试片的腐蚀控制在很低的水平，作为油溶水分散性缓蚀剂表现出优良的防腐效果。

CT2-4缓蚀剂

针对含H2S的腐蚀环境下，井下存在部分积水不易带出，油溶性缓蚀剂对井下积水保护效果不理想的情况，研制出了水溶油分散型缓蚀剂CT2-4。室内评价条件：腐蚀液中H2S浓

度（1000 ± 50）mg/L，5%（ω）NaCl，温度（40 ± 2）℃，试验周期72h，试验材质为NT80SS、S135、G105。试验结果见表3。

表3表明，CT2-4缓蚀剂在H2S含量较高的情况下，可把三种金属材料的腐蚀速率控制在0.076mm/a以下，表现出了较好的防腐效果。

CT2-14缓蚀剂

CT2-14缓蚀剂是针对气井产水量大或边远井站加注液体缓蚀剂不便而研制的固体缓蚀剂，通过对液体有机水溶性缓蚀剂的固化成型，使其具有缓蚀成分释放缓慢，保护的有效周期长。室内采用静态失重法，考察了CT2-14固体缓蚀剂在不同加量下的缓蚀性能。评价条件：H2S浓度（1000 ± 50）mg/L，5%（ω）NaCl，温度（60 ± 2）℃，试验周期72h，试验材质为NT80。试验结果如表4。

表4表明，随固体缓蚀剂加量的增大，腐蚀速率降低，试片表面光亮均匀。可见，在静态条件下评价，能把试片的腐蚀速率控制在0.076mm/a以内。

同样采用静态失重法考察了固体缓蚀剂在不同温度下的缓蚀性能。评价条件：H2S浓度（1000 ±50）mg/L，5%（ω）NaCl，固体缓蚀剂的加量为126 mg/L，周期72h，试片材质为N80。试验结果如表5。

从表5可以看出，随着温度的升高，腐蚀速率逐渐增大，但在试验条件下，试片腐蚀速率均小于0.076mm/a，缓蚀率均大于95%，且试片表面状况良好。说明当固体缓蚀剂加量大于126 mg/L时，即使腐蚀环境温度达到80℃（接近井底温度），仍能将腐蚀速率控制在0.076mm/a以下。

室内采用转轮法进行动态评价试验，测定其在80℃下的动态缓蚀效果（表6）。评价条件：H2S浓度（1000 ± 50）mg/L，5%（ω）NaCl，温度（80 ± 2）℃，试验周期8h，试验材质为NT80。

表6评价结果表明，CT2-14缓蚀剂在80℃的动态环境下仍具有良好的缓蚀效果。当加量增至252g/L后，缓蚀率变化不大，说明介质中CT2-14缓蚀剂的加量控制在252 g/L以内，具有最佳的防腐效果。

CT2-15缓蚀剂

针对川中磨溪气田的H2S-CO2-Cl-和细菌的腐蚀环境，研究出了气液两相缓蚀剂CT2-15，该缓蚀剂在传统缓蚀剂的分子结构中引入了含S原子基团，并复配了气相挥发组份，增强了缓蚀剂的吸附性能和气相缓蚀功能。与杀菌剂联合使用，对解决川中磨溪气田的H2S-CO2-Cl-和细菌的腐蚀起到了重要作用。

室内评价表明，该缓蚀剂同时具有气液两相的防腐效果，室内常压静态评价结果见表7。评价条件：温度80℃，H2S浓度1000 mg/L，CO2 300 mg/L，材质为油管钢NT80SS，试验周期72h。

从表7可以看出，CT2-15缓蚀剂具有良好的气液两相防腐效果，试后片光亮，无局部腐蚀发生。

表8是CT2-15缓蚀剂动态评价结果。评价条件：温度80℃，H2S浓度1000 mg/L，CO2 300 mg/L，材质为油管钢NT80SS，试验周期8h。从试验结果看，CT2-15缓蚀剂在动态条件下对气液两相都具有较好的防腐效果，气液两相的缓蚀率都大于90%。

CT2-17缓蚀剂

针对川西北雷三气藏高CO2低H2S的腐蚀环境，研制出了水溶油分散的抗CO2腐蚀缓蚀剂CT2-17，该缓蚀剂在缓蚀剂分子结构中嵌入了P、S、N有机基团，大大提高了CT2-17缓蚀剂的抗CO2腐蚀性能。室内评价结果表明，CT2-17缓蚀剂具有强吸附成膜的特点，在以CO2为主的腐蚀环境中防腐效果较好。采用动态试验装置，在CO2腐蚀的敏感温度80℃进行了动态评价，考查了不同浓度下的防腐效果。试验条件：动态液相；腐蚀介质：NaCl（ω）5%；H2S 30mg/L；CO2（600±20)mg/L；试验周期：8 h；材质NT80SS。室内评价结果见表9。

从表9评价结果可看出，在动态评价条件下，加入缓蚀剂后，金属的腐蚀性得到了有效控制，缓蚀剂防腐效果明显，缓蚀率在88%以上。当溶液中缓蚀剂浓度大于400 mg/L时，缓蚀率可大于90%。

表10是对CT2-17缓蚀剂进行的室内高压防腐性能评价。评价条件为：自配水，静态72h，总压：10.0 MPa，NaCl（ω）5%，CO2分压0.6 MPa，自配水中H2S浓度为50 mg/L。

从表10的数据看，在高压条件下、试验温度80℃，缓蚀剂浓度为1000 mg/L时，虽然缓蚀率达80%以上，但试片的腐蚀速率较大，当缓蚀剂的浓度达到1500 mg/L后，试片的腐蚀速率明显降低，缓蚀率达到90%以上，试片表面状况良好；同样，在120℃的试验结果也说明缓蚀剂的浓度增大到1500 mg/L后可将试片的腐蚀速率降至较低的水平。

现场应用

CT2-1在卧龙河气田和威远气田的应用

CT2-1缓蚀剂在卧龙河气田和威远气田的应用结果表明，该缓蚀剂能有效降低高H2S和CO2对井下油套管的腐蚀，腐蚀速率可控制在0.076mm/a以下。

CT2-4缓蚀剂在重庆气矿的应用

针对重庆气矿部分气井产水量大、油溶性缓蚀剂保护效果不理想的特点，在低含H2S和CO2的腐蚀气井进行了CT2-4缓蚀剂的应用。

（1）试验井的选择。考察了缓蚀剂CT2-4在池22、七里45、张33井等3口试验井的现场应用效果，开展了缓蚀剂防腐效果的现场评价，试验材质NT80SS，井口温度35℃。

（2）空白试验。3口试验井停加缓蚀剂一个月后，对试验井进行缓蚀剂残余浓度的检测，确定无缓蚀剂保护后，在采气井口的小四通处挂片测试所选气井的腐蚀程度。试验结果见表13。从空白腐蚀检测结果来看，在没有加注缓蚀剂的情况下，3口试验井存在严重的腐蚀。

（3）CT2-4缓蚀剂应用效果评价。缓蚀剂CT2-4由安装在井口附近的缓蚀剂平衡罐经油套管环空加入井内，每7天或5天加注一次缓蚀剂，试验结果见表14，其残余浓度分析曲线见图1、图2。CT2-4缓蚀剂是一种有机酰胺类物质，实验证明，该物质在特定缓冲溶液中可与某种有机物形成黄色络合物，该络合物易溶于有机溶剂并有明显的显色反应，其吸光度与缓蚀剂浓度在一定浓度范围内符合朗伯-比尔定律。基于此，在室内建立了CT2-4缓蚀剂浓度

的可见光分光光度法。通过对缓蚀剂吸光度的测定，可知缓蚀剂在溶液中浓度。

从表14的腐蚀速率监测数据可看出，水溶性缓蚀剂CT2-4在张33、七里45、池22井的挂片平均腐蚀速率分别为0.0008 mm/a、0.0100 mm/a和0.0034 mm/a，缓蚀率在97%以上，最高

达99. 5%，CT2-4缓蚀剂表现出很好的防腐效果。

从池22井和七里45井CT2-4缓蚀剂残余浓度变化曲线可知，在试验条件下，缓蚀剂CT2-4由油套管环空加注后，能顺利返排到井口并有相当的浓度，有效地发挥了防腐效果。

注：平均腐蚀率国家标准（GB50050-2007，平均腐蚀率不大于0.076mm/a）。

缓蚀剂

目前，在各种冷冻剂、防冻剂中，工业氯化钙水溶液以其冰点低、对环境无污染、不易燃、价格低廉等优势，广泛应用于各类冷冻机和需要降低冰点的设备及场合，但工业氯化钙水溶液腐蚀性较强。下文介绍了冷冻盐水的特点、腐蚀机理、表现的主要腐蚀形态，及其防腐蚀措施。 1、冷冻水系统腐蚀与防护 1.1 冷冻水的特点 与一般的循环冷却水相比有以下几个特点： ⑴浓缩倍数基本保持不变。密闭式冷冻水系统在循环过程中，由于不与空气接触，没有蒸发，所以水量基本上没有损失。部分敞开式冷冻水系统仅是冷水池敞口部分暴露于空气之中，与空气之间的交换量很少，可以忽略不计，故在循环过程中几乎没有水量损失。但在冬季或干燥地区，由于对空气起增湿作用冷冻水有一定的浓缩。 ⑵水温比较低。 ⑶水处理药剂一次性投入，为了保证药剂的有效性，在指定的周期内排污换药。⑷冷冻水对设备的危害主要是腐蚀，常因腐蚀原因出现红水现象。 ⑸贮水量一般少于循环水系统贮水量。 1.2 腐蚀机理 金属腐蚀就其本质而言，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是由于金属与介质直接发生化学反应。电化学腐蚀是由于金属接触电解质溶液，存在构成通路的不同电极电位，发生的原电池反应。引起金属电化学腐蚀的原电池可分为宏电池和微电池。宏电池是不同电位的金属相互连接，在金属表面形成水膜或接触电解质溶液是形成的。金属平衡组织中各相电位不同，或保护膜与金属基体电位不同形成微电池。 冷冻盐水系统中金属设备的腐蚀以电化学腐蚀为主，也存在化学腐蚀。 在冷冻盐水系统中，在CaCl2溶液的强电解质作用下，阀门、管道、设备材质不同就构成了腐蚀宏电池。系统中有不锈钢设备、铸铁阀门、碳钢管道时，碳钢管道因电位低处于阳极被首先腐蚀溶解。 腐蚀微电池有两类。一类是金属本身平衡组织中，铁素体与碳素体的相间电位不同，铁素体因电位低处于阳极被腐蚀溶解；另一类是由于金属在机械磨损、拉伸应力开裂或金属疲劳等情况下，表面保护膜可局部破裂，基体电位低于保护膜电位，两者构成大阴极小阳极微电池，金属基体溶解，呈现裂缝和蚀孔。 不管是宏电池还是微电池造成的腐蚀，腐蚀反应的过程可表示为： 阳极反应：Fe→Fe2+＋2e 阴极反应：1/2O2＋H2O＋2e→2OH- 在水中：Fe2+＋2OH-→Fe(OH)2Fe(OH)2＋1/2H2O＋1/4O2→Fe(OH)3 氢氧化亚铁极易氧化成红棕色的铁锈，这是冷冻水出现红水的主要原因。 随着腐蚀过程的发生，在换热设备和盐水管线的局部滞留区，传质变得困难，外界的氧气不能传入，而滞留区内的氧很快被消耗形成贫氧区，此处的阴极氧还原反应受抑制，阳极反应产物Fe2+则难以扩散出去，在滞留区内大量积聚，与盐水中的Cl-离子结合形成高浓度

缓蚀剂原理

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和阳极反应。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和氧气，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和阳极过程。 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。随着缓蚀剂使用的发展，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和金属基体隔离，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使用，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使用。 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。这类阴极缓蚀剂通过和介质中的物质反应或者自身吸附，在金属的阴极区间成膜，形成的膜能有效地抑制阴极去极化剂如O2、H+等向界面扩散，使得阴极去极化作用受到有效抑制，进而减缓了腐蚀速率。 B.提高阴极反应过电位缓蚀剂。腐蚀反应的阴极过程大多为氢质子或氧的还原反应，这些阴极反应发生的电位均高于其理论的平衡电位，即存在过电位。特别是在酸性介质中，氢质子的还原反应在不同金属上存在显著的差异，而当介质中存在铋、汞、锑等重金属离子时，将会显著提高氢质子的还原过电位，从而使阴极过程受到抑制，降低腐蚀反应速度。 C.耗氧型阴极缓蚀剂。在中性介质中，腐蚀反应的阴极过程多为氧去极化过程，因此在介质中加入可以和氧发生反应的物质，则可降低介质中的氧含量，使阴极反应受到抑制，进而抑制腐蚀速率。 (3)混合型缓蚀剂 混合型缓蚀剂作用示意图见图1.1(c)，该类型缓蚀剂对腐蚀的阴阳极反应均有明显的抑制作用，由于加入混合型缓蚀剂后电极的阴阳极塔菲尔斜率同时增加，因此自腐蚀电位没有显著改变，但是腐蚀电流密度显著降低，使得金属腐蚀速度受到抑制。 2.有机缓蚀剂作用机理 有机缓蚀剂分子中通常同时具有极性基团和非极性基团，极性基团中存在氮、氧、磷、硫等元素，这些元素均含有孤对电子，而且电负性大，有机缓蚀剂通过极性基团牢固地吸附在金属表面上，而非极性基团排列在介质中，这样一方面有效地隔离了金属和腐蚀介质的接触，阻碍了腐蚀反应产物的扩散，同时还改变了双电层结构，提高了腐蚀反应的活化能，最终抑制了腐蚀反应的进行。有机缓蚀剂的缓蚀性能有赖于

金属缓蚀剂及其研究进展

金属缓蚀剂及其研究进展 课程：腐蚀与材料保护 主讲老师: 陈存华 院系：化学学院 专业：应用化学 学号： 2010214131 姓名：张伟 华中师范大学化学学院 2012年12月

金属缓蚀剂及其研究进展 摘要：金属的缓蚀一直是人们极为关注的重要课题，本文综合近十年来文献简述了缓蚀剂的机理，常见的分类，重点叙述了金属缓蚀剂的前沿发展和技术缓蚀剂的应用，总结了缓蚀剂的研究意义，并对未来缓蚀剂的发展方向做展望。 关键词：金属缓蚀剂分类前沿应用意义 一、前言： 金属腐蚀，就是指金属在外界环境的作用下引起的破坏或变质。它不仅影响了原有金属的光泽，而且带来了很大的经济损失。据报道2000年美国由于金属腐蚀造成的直接经济损失约为1300 多亿美元，在2005年我国由于腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2%-4%，而间接损失几乎无法估量。金属腐蚀不但限制了科学技术的发展，破坏了工艺过程和生产节奏，而且污染环境，影响人类的身体健康。所以，怎样防止金属腐蚀已成为世界性的问题。 缓蚀剂（Corrosion Inhibitor）是一种无机物或有机物，加到腐蚀介质中，借助于这种物质在金属和腐蚀介质的界面上的物理和化学作用，可以防止或降低金属的腐蚀速度，减少金属在所在介质中的腐蚀。缓蚀剂在金属防护中的应用，是腐蚀科学与表面工程学科发展的一项重要成就。百余年来，缓蚀剂的开发、应用在化工、石油、电力、机械、金属加工、交通运输、核能及航天等领域中，起着极其重要的作用。近半个世纪以来，缓蚀剂的品种、质量得到了进一步扩大和提高。30年代以前，缓蚀剂的品种只有百余种。到80年代中期，仅酸性介质缓蚀剂的品种就已超过5000 余种。这种发展速度是其他化学助剂、添加剂类无以伦比的。当前，世界各国相关的科技界、企业界对它的开发和应用前景极为关注。 二、缓蚀剂的机理研究简述 金属的缓蚀有多种机理，其中主要的作用有：（1) 屏蔽效应。这主要是由于缓蚀剂的存在阻碍了金属颜料与腐蚀介质的接触，降低了腐蚀速度，同时也可能因为缓蚀剂分子上的基团与腐蚀介质的分子基团形成了螯合作用，减低了腐蚀介质对金属颜料的侵害。（2) 电化学防护：当缓蚀剂、金属颜料与腐蚀介质之间由于电化学反应形成了一层保护膜，这层膜的形成减少了介质对颜料的腐蚀，从而保护了金属颜料。大多数的有效保护作用都是这些效应相互结合得到的。 三、金属缓蚀剂的分类 1.按化学组成分类 （1）无机缓蚀剂—无机化合物。多用于氧作为腐蚀物质的中性水介质体系中，也叫中性缓蚀剂。如铬酸盐，磷酸盐，硝酸盐，硅酸盐等。无机缓蚀剂的特征是能是金属表面氧化，并是金属的腐蚀电位向高电位方向移动，即具有是金属钝化的作用。 （2）有机缓蚀剂—有机化合物。多用于酸性腐蚀介质中，化合物种类很多。有机缓蚀剂对腐蚀电位几乎无影响，主要是以分子状态在金属表面进行吸附，从

金属缓蚀剂

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 、As3+、Sb3+ 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。例如酸性介质中的许多有机化合物。 上述缓蚀剂所形成的三种保护膜的不同特征比较见表1。

缓蚀剂

缓蚀剂的协同作用机理研究现状及发展方向 学号：201106820 姓名：吉水苗 摘要两种或多种缓性剂混合,其缓蚀效率得加强 (协同效应)或削弱（负协同效应）。通过列举某些缓蚀剂协同效应实例,介绍了解释缓蚀剂协同效应机理的各种学说,并了解了其发展方向。 关键词缓蚀剂协同效应 一．定义 缓蚀剂anti-corrosive.corrosive inhibitor,是指以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1％～1％)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。 单独一种缓蚀剂的缓蚀效果,比不上两种或多种缓蚀剂混合物的缓蚀效果,而且这种效果并不是简单的加合,而是相互促进的结果。缓蚀作用因两种或多种缓蚀剂混用而得到加强的现象,称为缓蚀剂的协同效应(或协同作用 )。如当几种缓蚀剂混用后,其缓蚀效率反而降低的现象,叫做负协同效应。 二．协同作用实例 缓蚀剂协同作用的例子是很多的,如某些有机胺或有机碱的盐类(如季铵盐),作为缓蚀剂加到硫酸溶液中,对铁的腐蚀速度抑制并不很明显 ,若同时加入卤素离子,则缓蚀作用得到大大地加强。 有机胺也有类似的现象[1，2，3]，不论是脂肪胺还是芳香胺对子铁在 H2SO4或HClO4溶液中的缓蚀效果都不很明显,但若加入少量卤化物,则表现出很好的缓蚀效果。 某些吡啶衍生物在有卤素离子存在的酸性介质中,也表现出良好的协同效应。例如溴化n -癸基吡啶,在相同浓度下对阿姆可铁在NHCl和H2SO4中的缓蚀率分别为87.6%和70%。显然 ,这是由于吡啶化合物与盐酸中的氯离子发挥了协同效应的结果。 吡啶类化合物是常用的酸性介质缓蚀剂,它们除了与卤素离子有协同效应外,与别的缓蚀剂混用,也常表现出明显的协同效应。 一些有机缓蚀剂不仅在卤素离子存在时可产生协同效应,其他阴离子如Hs-、CNS-、有机阴离子与之相配合 ,有时也表现出协同效应。例如磺基水杨酸,对铁在 H2SO4中单独使用时,因它能减小氢的超电压 ,是腐蚀的激发剂,但如果加入一些四丁基铵 ,则能显著地增加氢超电压 ,使得电极反应减慢达几个数量级。 三．研究现状

缓蚀剂技术全集

gi001.缓蚀剂技术全集---中国热门致富技术网 [200610112446]--用于封闭式循环水系统的缓蚀剂 一种专用于封闭式循环水系统的液体型缓蚀剂，并涉及它的应用和制备方法。本缓蚀剂含有下述组分和重量百分比含量：硼砂5.5-10％、苛性碱1.0-3.0％、硅酸盐3.5-4.2％、亚硝酸盐6.4-12.4％、2-巯基苯并噻唑0.1-1.0％，剩余为水。本缓蚀剂采用了多种抑制剂和有机增效剂，能够有效的防护黑色金属、铜及铜合金等有特殊的防护功能。利用本发明的缓蚀剂可以使系统的碳钢腐蚀速率从不加药时的2毫米/年降至小于0.02毫米/年。所述缓蚀剂不含贵金属和重金属，遇到偶然泄漏或排放时不会对环境造成污染。 [200710045915]--一种绿色环保型金属防腐蚀缓蚀剂 本发明涉及一种由绿色环保型金属防腐蚀缓蚀剂，属防腐蚀化学制剂技术领域。本发明的一种金属防腐蚀缓蚀剂，是由肌醇六磷酸酯PA和聚丙烯酸钠PAAS组成；将上述两种物质配制成混合溶液的总浓度为25～35mg/L；并且肌醇六磷酸酯PA和聚丙烯酸钠PAAS的浓度比，即PA∶PAAS＝1.5～2.0∶1；构成一种含有肌醇六磷酸酯PA和聚丙烯酸钠PAAS的复配型金属防腐蚀缓蚀剂。本发明的PA与PAAS的复配溶液缓蚀剂具有良好的对金属的防腐蚀缓蚀作用，具有用量低、缓蚀阻垢能力强的突出优点；另外对环境无污染。 [200610047126]--一种尿嘧啶类碳钢酸洗缓蚀剂及其应用 本发明涉及缓蚀剂生产技术领域，具体地说是用以防止碳钢及其制品在酸洗过程中不必要的腐蚀和酸液消耗的一种尿嘧啶类碳钢酸洗缓蚀剂及其应用。其缓蚀剂为尿嘧啶类化合物中的一种或组合，其应用是用加有缓蚀剂的清洗液浸没清洗碳钢。其中：清洗液为0.1mol/L-1mol/L浓度的酸洗液，每升酸液中加入 0.001g-2.0g缓蚀剂在室温时浸没0.5-4h。本发明缓蚀剂的成分是尿嘧啶类化合物，其为遗传物质核酸的组成部分，因而广泛存在于自然界中，无毒无害。并且采用本发明的缓蚀剂清洗碳钢及其产品的表面，能防止在酸洗过程中基体金属的过度浸蚀和酸液的过度消耗，其用量低、效率高、持续作用能力强。 [200610086811]--酯类润滑油用缓蚀剂 本发明公开了一种酯类润滑油用缓蚀剂，属于苯并三唑衍生物，是为了解决酯类润滑油在使用环境下由于氧化作用产生游离酸、形成腐蚀性介质，而使金属铜腐蚀的问题。采用苯并三唑与一元不饱和酸的酯类化合物反应，生成含有苯并三唑结构的酯类缓蚀剂，其结构式如上。本发明主要用于酯类润滑油。 [200710117759]--水基携带非活性硝酸酸化缓蚀剂 本发明公开了一种水基携带非活性硝酸酸化缓蚀剂，由固体组分和液体组分组成；其中，固体组分包括：硫脲20～40％、硫代硫酸盐8～25％、乌洛托品40～70％，碘化钾2～5％，十二烷基苯磺酸2～10％；液体组分为：苯胺50～80％和异丙醇20～50％组成；上述比例为重量百分比。本发明能够实现目标地层温度在90℃左右时，腐蚀速率不超过10g/m2h，而缓蚀率在99％左右。 [200710039755]--一种用于不锈钢管凝汽器的低磷阻垢缓蚀剂 本发明公开了一种用于不锈钢管凝汽器的低磷阻垢缓蚀剂，其含有0.5～1mg/L的羟基亚乙基二膦酸。还含有0.5～2mg/L的水解聚马来酸酐和1～2mg/L的聚天冬氨酸，低磷阻垢缓蚀剂的总质量分数之和为3mg/L。不锈钢在本发明总浓度为3mg/L的低磷阻垢缓蚀剂存在下在浓缩不同倍率的冷却水中的极化曲线表明，随着浓缩倍率的增加直至浓缩到6倍，不锈钢都没有发生点蚀，过钝化电位一直保持在900mV以上，本发明对不锈钢具有良好的缓蚀性能，其在50℃下进行静态阻垢实验证明阻垢率高达93％以上。 [200710039754]--一种用于不锈钢管凝汽器的绿色阻垢缓蚀剂 本发明公开了一种用于不锈钢管凝汽器的绿色阻垢缓蚀剂，其组成是：2～6mg/L的水解聚马来酸酐和2～6mg/L的聚天冬氨酸。所述绿色阻垢缓蚀剂中水解聚马来酸酐和聚天冬氨酸的总质量分数之和为8mg/L。不

缓蚀剂分类

1醛类 醛类缓蚀剂主要使用的是甲醛。由于醛类具有极性基团—CHO，其中心原子O有两对孤对电子，它与Fe的d电子轨道形成配位键而吸附在金属表面从而抑制了金属的腐蚀。 2含硫类活性剂 硫醇：R—SH，R:C12~C18 3含氧类活性剂 表面活性剂的非极性基定向排列成了疏水膜保护层。膜的强度与碳链长度有关，膜厚而致密则屏蔽效应好，但随碳链增长，它在水中或酸中溶解性降低。 4磺酸盐活性剂 烷基磺酸钠：R—SO3Na R：C12~C18 烷基苯磺酸钠：R：C8~C14 5胺类 胺类化合物的氮原于有自由电子对，使其具有亲核性。例如烷基胺在盐酸中有如下反应： 烷基胺作缓蚀剂，R通常为C12~C18 6吡啶类缓蚀剂 吡啶类缓蚀剂是目前国内外广泛使用的酸液缓蚀剂。我国各油田常用的7701、7623和7461-102都是吡啶类缓蚀剂。例如：7701缓蚀剂主要成分为氯化苄基吡啶，是由制药厂的吡啶釜渣在乙醇等试剂中与氯化苄反应制得。

如果用喹啉替换吡啶，就可得到类似的缓蚀剂氯化苄基喹啉季铵盐。7炔醇类 与吡啶类一样，炔醇类缓蚀剂是应用最为广泛的另一类有机缓蚀剂。它性能稳定，尤其适用于高温。 国内外常用的炔醇类缓蚀剂有：乙炔醇CHCOH、丁炔二醇 HOCH2CCCH2OH、丙炔醇HOCH2CCH、己炔醇C3H7CH(OH)CCH、辛炔醇CH3(CH2)4CH(OH)CCH以及由炔醇同胺类、醛(酮)类合成的多元化合物。其中乙炔醇、丙炔醇及其衍生物最常用，如美国的A-130、A-170，我国的7801等。 炔醇类缓蚀剂常与胺类缓蚀剂及碘化钾、碘化亚铜复配使用，可用于200~260℃温度范围。 炔醇类缓蚀剂的作用机理被认为是炔烃通过π键与金属铁表面形成络合薄膜，从而防止了酸的侵蚀。用红外光谱分析了辛炔醇在钢表面上形成的薄膜之后发现，被吸附的炔醇在酸介质中与钢铁表面首先在炔键处加氢形成烯醇，然后脱水生成共扼二烯，共扼二烯能发生聚合反应生成齐聚体(O1igoner)膜： 存在于钢表面上的齐聚膜是类似于煤油脂一样的粘稠状物质，其中也存在有未作用的辛炔醇。由于聚合成膜作用，辛炔醇牢固吸附于钢铁表面，甚至高温和浓盐酸都很难破坏吸附膜。随温度增加，辛炔醇缓蚀效果更为明显，而且在浓酸中的效果更优于稀酸。 8曼尼希(Mannich)碱

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向 1 缓蚀剂概述 在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。 缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。 缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。缓蚀剂都起着重要的作用。另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：

图1 缓蚀剂的效果 2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理 2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理 阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。 作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。） 图2 阳极型缓蚀剂作用原理 2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理 阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸

多用酸洗缓蚀剂-全新型

CLEANS-1003多用酸洗缓蚀剂 一、CLEANS-1003简介 CLEANS-1003缓蚀剂属于多用型酸洗缓蚀剂品种，它能在各种化学清洗用酸——包括氧化性酸和非氧化性酸、多种无机酸和多种有机酸中都具有高效缓蚀作用，并具有优良的抑制渗氢和抑制三价铁加速腐蚀的能力。酸洗金属时不产生孔蚀。作为硝酸、盐酸、氨基磺酸、羟基乙酸、草酸、EDTA、硝酸-氢氟酸等多种酸酸洗缓蚀剂，CLEANS-1003缓蚀剂是当前比较优秀的品种。 二、用量与用法 1、配液：缓蚀剂的使用浓度一般为0.3%(一吨水加三公斤)。将计量的缓蚀剂, 加入计量水中搅拌至完全溶解，然后再搅拌均匀。 2、配酸洗液：将计量的酸缓缓加入上述配好的液体，同时不停的 搅拌使酸完全溶解，溶液混合均匀后即可使用。 3、酸洗工艺条件： 【注：酸量一定要视酸洗的污垢量而定，可以先少量，然后再增加】（1）无机酸使用浓度一般在3-10%（重量），不能超过20%（重量）；常温使用，温度不能超过55℃，否则缓蚀剂很容易失效，加快酸对金属的腐蚀。（无机酸包括盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢氟酸等）（2）有机酸使用浓度一般在3-20%（重量），常温或加热到60 -90度使用，温度或浓度不要太高否则缓蚀剂可能失效，加快酸对金属的腐蚀。（有机酸包括氨基磺酸、柠檬酸、草酸、醋酸、EDTA等）。 初次使用或尚没有使用经验的，一定先小量试用满意后再大量使用。 CLEANS-1003缓蚀剂为淡黄色液体，比重1.06（在20℃时），气味（芳香性）小，毒性低（LD50为1130mg/kg），不燃不爆，微碱性。在 常用条件下，其推荐用量和缓蚀性能如表所示。

腐蚀率的计算公式：F=(W1-W2)/AT F-腐蚀速率，g/(m2*h) W1-试验前试片品质，g W2-试验后试片品质，g A-试片面积，m2 T-时间，h。

有机缓蚀剂的作用机理修订稿

有机缓蚀剂的作用机理 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

有机缓蚀剂的作用机理 ----冀衡酸洗缓蚀剂产品部 有机缓蚀剂分子中通常同时具有极性基团与非极性基团，极性基团中存在氮、氧、磷、硫等元素，这些元素均含有孤对电子，而且电负性大，有机缓蚀剂通过极性基团牢固地吸附在金属表面上，而非极性基团排列在介质中，这样一方面有效地隔离了金属与腐蚀介质的接触，阻碍了腐蚀反应产物的扩散，同时还改变了双电层结构，提高了腐蚀反应的活化能，最终抑制了腐蚀反应的进行。有机缓蚀剂的缓蚀性能有赖于其极性基团在金属表面吸附的强度，而极性基团的吸附可以是物理吸附也可以是化学吸附，或者两种吸附共同存在。 (1)有机缓蚀剂极性基团的物理吸附 关于的物理吸附行为，Mann最早做了深入的研究，他指出在酸性溶液中，吡啶(C5H5N)、烷基胺(RNH2)、硫醇(RSH)及三烷基磷等的中心原子(N、S、P等)含有孤对电子，这些中心原子与酸性溶液中的氢质子结合，最终形成阳离子： RNH2+H+＝(RNH3)+ 形成的缓蚀剂与金属之间存在的范德华力使缓蚀剂吸附在金属表面，这就是物理吸附。物理吸附速度很快，是可逆过程，容易脱附，吸附过程产生的热小，受温度影响小，而且金属和缓蚀剂间没有特定组合。 物理吸附会受到金属表面过剩电荷的显着影响，如上所述，大多有机缓蚀剂在酸性介质中都以阳离子形式存在，如果金属表面带有过剩负电荷，那么金属表面与缓蚀剂之间就会存在强烈的静电引力作用，使得缓蚀剂更容易吸附在金属表面，而且吸附作用力也更强；相反，金属表面如果存在过剩的正电荷，则会一定程度上抑制缓蚀剂向金属表面的吸附。金属表面究竟携带何种过剩电荷，可以通过零电荷电位（即金属表面没有电荷存在时的电位）测量进行考察，零电荷电位可以通过微分电容曲线测试进行确定，即为金属电极双电层电容最小时的电位。当金属开路电位大于零电荷电位时，金属表面带有过剩的正电荷，相反，金属表面则带有过剩的负电荷。在缓蚀剂的实际应用中可以通过改变金属表面携带的过剩电荷量来促进缓蚀剂的物理吸附，如在酸性介质中，添加少量碘化物后，有机胺的缓蚀性能将为显着提高，这主要是碘化物吸附在金属表面后，使得金属表面带有更多的过剩负电荷，促进了有机胺类缓蚀剂在金属表面的吸附；同样有机胺类缓蚀剂之所以在盐酸介质中有着卓越的缓蚀性能，也部分归因于氯离子使得金属表面带有更多的过剩电荷。 (2)有机缓蚀剂极性基团的化学吸附——供电子型缓蚀剂

一种新型酸洗缓蚀剂的应用研究现状及未来发展趋势

一种新型酸洗缓蚀剂的应用研究现状及未来发展趋势 摘要：利用电化学测试技术研究了一种新型酸洗缓蚀剂，即2，5-二氯苯乙酮-O-1-(1，3，4-三氮唑)亚甲基肟在l mol／L HCl介质中对碳钢的缓蚀作用和吸附行为。结果表明：合成的三唑类化合物是一种性能优异的缓蚀剂。从而也从大方向上把握了未来酸洗缓蚀剂的发展趋 势。 关键词：三唑化合物；缓蚀剂；电化学实验；热力设备 1.前言 酸洗广泛应用于各个工业部门中的换热设备、传热设备和冷却设备等的水垢清洗，特别是电力部门的热力设备（如锅炉）的酸洗尤其重要。从社会经济的角度来看，可减少因污垢带来的燃料耗费；从环境保护的角度来看，减少了燃料废气和大气污染【1】；从安全角度来看，锅炉和换热器等热力设备在使用过程中逐渐形成各类污垢，而这些污垢导热不良致使炉管局部温度升高，降低了钢材的强度，常常发生爆管事故，影响锅炉运行。因此酸洗对于电厂的锅炉运行起着非常重要的作用。酸洗常用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等无机酸，和柠檬酸、EDTA 等有机酸。但由于酸对金属设备均有腐蚀作用，尤其无机酸的腐蚀更为严重，同时所放出的氢会向金属内部扩散，使被洗设备发生氢脆。各种酸对铁的溶解能力由大到小如表1 所示。 另外所析出的大量的酸性气体，会使劳动条件恶化。由于强酸的腐蚀性，酸洗过程常出现“过蚀”的现象，即清洗过程中不仅清除了金属表面的锈蚀和污垢，同时也将部分金属基材一并清洗掉。因此，酸洗过程既造成金属材料、酸洗液的极大浪费，同时还产生大量的酸洗废液，造成严重的环境污染。因此在酸洗时要加入缓蚀剂，以抑制金属在酸性介质中的腐蚀，减少酸的使用量，提高酸洗效果，延长热力设备的使用寿命。酸洗时不仅要考虑酸的溶铁能力，还应考虑垢成分、金属材质、废液处理方法等因素【2】。故选择一种质量好的缓蚀剂是酸洗的重要环节，而了解各类缓蚀剂的缓蚀性能可以更好的进行防腐工作。 1.1 酸洗缓蚀剂的发展历史 关于酸性介质缓蚀剂的研究报道很多，根据有关文献记录，酸洗缓蚀剂第一个专利是1860年英国公布用糖浆及植物油的混合物作为酸洗铁板时的缓蚀剂。此后相关报道也相继出现，如1872年英国发表了用动物、植物胶、麦等物的水抽提组分作为铁的缓蚀剂。到了20世纪20年代，金属缓蚀剂有甲醛、蒽、喹啉、吡啶、硫脲及衍生物；40年代含氮的脂肪胺、芳香胺、杂环化合物、硫脲和硫醇已普遍作为酸洗缓蚀剂使用；50年代到60年代是有机缓蚀剂研

有机缓蚀剂的作用机理(最新整理)

有机缓蚀剂的作用机理 ----冀衡酸洗缓蚀剂产品部 有机缓蚀剂分子中通常同时具有极性基团与非极性基团，极性基团中存在氮、氧、磷、硫等元素，这些元 素均含有孤对电子，而且电负性大，有机缓蚀剂通过极性基团牢固地吸附在金属表面上，而非极性基团排 列在介质中，这样一方面有效地隔离了金属与腐蚀介质的接触，阻碍了腐蚀反应产物的扩散，同时还改变 了双电层结构，提高了腐蚀反应的活化能，最终抑制了腐蚀反应的进行。有机缓蚀剂的缓蚀性能有赖于其 极性基团在金属表面吸附的强度，而极性基团的吸附可以是物理吸附也可以是化学吸附，或者两种吸附共 同存在。 (1)有机缓蚀剂极性基团的物理吸附 关于有机缓蚀剂的物理吸附行为，Mann最早做了深入的研究，他指出在酸性溶液中，吡啶(C5H5N)、烷基胺(RNH2)、硫醇(RSH)及三烷基磷等的中心原子(N、S、P等)含有孤对电子，这些中心原子与酸性 溶液中的氢质子结合，最终形成阳离子： RNH2+H+＝(RNH3)+ 形成的缓蚀剂与金属之间存在的范德华力使缓蚀剂吸附在金属表面，这就是物理吸附。物理吸附速度很快，是可逆过程，容易脱附，吸附过程产生的热小，受温度影响小，而且金属和缓蚀剂间没有特定组合。 物理吸附会受到金属表面过剩电荷的显著影响，如上所述，大多有机缓蚀剂在酸性介质中都以阳离子形式存在，如果金属表面带有过剩负电荷，那么金属表面与缓蚀剂之间就会存在强烈的静电引力作用，使 得缓蚀剂更容易吸附在金属表面，而且吸附作用力也更强；相反，金属表面如果存在过剩的正电荷，则会 一定程度上抑制缓蚀剂向金属表面的吸附。金属表面究竟携带何种过剩电荷，可以通过零电荷电位（即金 属表面没有电荷存在时的电位）测量进行考察，零电荷电位可以通过微分电容曲线测试进行确定，即为金 属电极双电层电容最小时的电位。当金属开路电位大于零电荷电位时，金属表面带有过剩的正电荷，相反，金属表面则带有过剩的负电荷。在缓蚀剂的实际应用中可以通过改变金属表面携带的过剩电荷量来促进缓 蚀剂的物理吸附，如在酸性介质中，添加少量碘化物后，有机胺的缓蚀性能将为显著提高，这主要是碘化 物吸附在金属表面后，使得金属表面带有更多的过剩负电荷，促进了有机胺类缓蚀剂在金属表面的吸附； 同样有机胺类缓蚀剂之所以在盐酸介质中有着卓越的缓蚀性能，也部分归因于氯离子使得金属表面带有更 多的过剩电荷。 (2)有机缓蚀剂极性基团的化学吸附——供电子型缓蚀剂 相比物理吸附来说，化学吸附作用力更强，吸附更稳定，因此大多数有机缓蚀剂与金属表面的作用力主要是通过化学吸附实现的，而化学吸附实质就是缓蚀剂分子或离子与金属表面原子之间形成了配位键。 与物理吸附不同，化学吸附与金属原子类别、缓蚀剂中心原子附近基团的推电子能力等均有密切关系。以

缓蚀剂见解

缓蚀剂见解 能防止或减缓腐蚀性介质对金属侵蚀的物质称做缓蚀剂，主要用于水处理、油田、炼油、润滑剂、锅炉供水等。水处理缓蚀剂有三种类型。⑴钝化膜型缓蚀剂，在金属表面上进行氧化，生成具有抗腐蚀性的钝化薄膜，可在邻近地区扩散而达到缓蚀目的。这类缓蚀剂有：①铬酸盐、重铬酸盐。能与铁铝等生成稳定的钝化膜；②亚硝酸盐。作用与重铬酸盐的缓蚀性能相似，特别适用于铝和铝合金；③钼酸盐。毒性较小，价格低廉，但钝化作用较差；④钨酸盐和钨杂多酸盐。这类盐有发展前途，性能优于钼系。⑵沉淀膜型缓蚀剂，在金属表面上形成沉淀薄膜。这类缓蚀剂有：①聚磷酸盐。它是目前世界上最广泛使用的缓蚀剂，一般与其他缓蚀剂配合使用。聚磷酸盐与钙、锌、锰及其他二价金属离子共存时，能提高缓蚀性能，但在高温时易水解，发生点蚀；②硅酸盐。多作为饮用水处理缓蚀剂，对铜、镍等缓蚀剂效果较好，对铝、锌、铁等则较差；③锌盐。在冷却水处理中，常用为阴极缓蚀剂；④硼酸盐。是新型缓蚀剂，毒性小，化学稳定性好，有发展前途；⑤有机磷酸盐。主要优点是毒性小，化学稳定性好，不易水解，缓蚀性能好，并有阻垢作用。⑥肌氨酸。与金属作用生成五环或六环状络合物，缓蚀效果较好。⑶有吸附基和疏水基的有机吸附膜缓蚀剂：①有机胺类，吸附基是胺基，疏水基是烷基，如十六胺、十八胺、吗啉、乙基哌嗪、三亚乙基二胺、季铵盐等；②硫醇类，多用于铜和铜合金，巯基和金属起化学吸附作用而成保护膜。有巯基苯并噻唑，β-巯基丙酸、巯基马来酸、巯基琥珀酸等；③木质素，一种天然纤维素，被吸附在金属表面上起缓蚀作用，木质素钠的溶解性和分散性较好，价格便宜，可与其他有机化合物混合使用；④葡萄糖酸盐。葡萄糖酸钠对钙、镁等阴离子有较好的络合作用，价格便宜，常与钼酸锌、水杨酸、聚丙烯酸混合使用，以提高缓蚀性能；⑤磺酸盐。从石油副产品制成磺化石油，再制成钾、钙、钡、铵盐作为缓蚀剂； ⑥磺酰胺化合物，用于高浓氯离子的冷却水处理，效果较好；⑦羟酸基类，对铁的缓蚀有明显效果。如用二聚酸和脂肪酸酯，在氟化硼催化剂作用下制成二聚环状脂肪酸化合物，可作铁的缓蚀剂；⑧多氨基的羟基化合物，采用C5～C18的脂肪醛和乙胺进行聚合，制成的多氨基的羟基化合物，可作酸洗缓蚀剂，缓蚀率达到98%。 用于其他用途的缓蚀剂有磺酸盐、伯胺类、磷酸酯类、丙酸酯类、二乙醇胺类等。 近几年世界对水处理缓蚀剂的需求呈上升趋势，1992年世界水处理缓蚀剂的总销售额为9.8亿美元，其中美国6.2亿美元，西欧1.78亿美元，日本1.80亿美元。预计到1996年世界的总销售额14.8亿，美国8.0亿美元，西欧2.0亿美元，日本2.25亿美元。 在世界水处理缓蚀剂技术中发展最迅速的是聚合物类产品，若干家公司已推出了用于废水处理（工业及城市）的新型聚合物缓蚀剂。美国的FMC公司最近买下了Ciba-Geigy公司的水处理业务，研究工作也转向聚合物化学，主要产品是马来酸和膦羟酸型的阻垢聚合物及羟膦乙酸缓蚀剂。该公司现向市场提供膜处理用的Flocaon丙烯酸类聚合物。FMC公司 同时也提供terbutylacine杀藻剂。 铬化合物过去只在生活用水系统中禁用，现在也禁止在其他系统中使用，转向使用磷

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向_7942.docx

缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向 1缓蚀剂概述 在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂 是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的 化学物质或几种化学物质的混合物” 。 缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。某些有 机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降 低。 缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。如用 在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。总之，在同时发 生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀 溶解。缓蚀剂都起着重要的作用。另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不 属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理( 吸附 ) 和缓蚀剂的机理类似。具有整平作 用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。下图给出了有无缓 蚀剂的不同效果：

图 1 缓蚀剂的效果 2不同类型的缓蚀剂及其作用原理 2.1阳极型缓蚀剂及其作用原理 阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能 增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。 作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在 酸性溶液中也属于此类。） 图 2 阳极型缓蚀剂作用原理 2.2阴极型缓蚀剂及其作用原理 阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸

缓蚀剂的分类以及主要用途

缓蚀剂 科技名词定义 中文名称：缓蚀剂 英文名称：inhibitor;corrosion inhibitor 其他名称：防锈剂 定义1：在腐蚀体系中添加少量即可使金属腐蚀速率降低的物质。 应用学科：船舶工程（一级学科）；船舶腐蚀与防护（二级学科） 定义2：一种当它以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓工程材料腐蚀的化学物质或复合物质。 应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海水资源开发技术（三级学科） 定义3：在基体材料中添加少量即能减缓或抑制金属腐蚀的添加剂。 应用学科：机械工程（一级学科）；表面工程（二级学科）；防锈（三级学科）

缓蚀剂定义和分类 以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1％～1％)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。 缓蚀剂有多种分类方法，可从不同的角度对缓蚀剂分类。 （1）根据产品化学成分，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只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。 （2）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，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。 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

缓 蚀 剂

缓蚀剂 缓蚀剂作用机理 内容介绍>> 对缓蚀剂作用机理的研究可以追溯到20世纪初，而今三十年来，这方面的研究更是引起了广大腐蚀科学工作者的重视。1972年Fischer对印制腐蚀电极反应的不同工作方式作了仔细的分析后，提出了界面抑制机理，电解液层抑制机理，膜抑制机理及钝化机理。Lorenz和Mansfeld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。他们认为界面抑制作用发生在裸露的金属表面与电解液同时在于三维层中，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机理的研究在20世纪20年代即已开始，今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，一般来说，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；而复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者阳极过程的进行，甚至同时阻滞了阴、阳极反映。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。以下是几种主要的缓蚀作用理论的要点：（1）成相膜理论成相膜理论人为缓蚀剂在金属表面形成一层难以溶解的保护膜以组织介质对金属的腐蚀。该种保护膜包括氧化物膜和沉淀膜。（2）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表面由于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于金属表面，疏水基远离金属表面，形成吸附层把金属活性中心覆盖，阻止介质对金属的侵蚀。此类缓蚀剂主要是有机缓蚀剂。（3）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金属的腐蚀速率。因此而分为阳极抑制型、阴极抑制型和混合抑制型缓蚀剂。 缓蚀剂简介 英文专业名词：anti-corrosive.corrosive inhibiter. 以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1％～1％)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。缓蚀剂用于中性介质（锅炉用水、循环冷却水）、酸性介质（除锅垢的盐酸，电镀前镀件除锈用的酸浸溶液）和气体介质（气相缓蚀剂）。 分类： 缓蚀剂有多种分类方法，可从不同的角度对缓蚀剂分类。

缓蚀剂的成膜机理分析

缓蚀剂的成膜机理分析 1 缓蚀剂的分类 缓蚀剂的应用广泛,种类繁多,分类方法也较多,人们常常从不同的角度对缓蚀剂进行分类,常见的分类方法有: 1) 根据化学组成分类[1 ] . 按照构成缓蚀剂的物质是无机化合物还是有机化合物可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂. 2) 根据所抑制的电极过程分类. 按照缓蚀剂在电化学腐蚀过程中抑制的电极反应是阳极反应还是阴极反应或两者兼而有之,缓蚀剂可分为阳极型缓蚀剂,阴极型缓蚀剂或混合型缓蚀剂. 一般来说,阳极型缓蚀剂使金属的腐蚀电位Ec向正的方向移动,阴极型缓蚀剂使金属的腐蚀电位Ec向负的方向移动; 而混合型缓蚀剂则对腐蚀电位Ec的影响较小,故腐蚀电位的移动很小或没有移动. 3) 根据所生成保护膜的类型分类[2 ] . 按照缓蚀剂在保护金属过程中所形成的保护膜的类型,缓蚀剂可以分为钝化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂. 其中沉淀膜型缓蚀剂又分为水中离子型和金属离子型两种. 2 缓蚀剂在金属表面形成保护膜的机理分析 2. 1 钝化膜型缓蚀剂 钝化膜型缓蚀剂简称钝化剂,为无机强氧化剂[3 ] .如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐和钨酸盐等. 在反应中比较容易被还原的强氧化剂才能作钝化剂. 以铬酸盐为例,铬酸盐包括铬酸(H2CrO4) 和重铬酸(H2Cr2O7) 的可溶性盐,如Na2Cr2O7 、Na2CrO4 、K2Cr2O7 、(NH4) 2CrO4 等, 分子结构中铬为正六价. 铬酸盐和重铬酸盐可以以任何比例混合而不影响缓蚀效果,所以一般统称为铬酸盐. 铬酸盐有很强的氧化能力,发生氧化反应时Cr6 +还原为Cr3 + . 铬酸盐在较高浓度时是十分有效的阳极钝化剂. 铬酸盐对碳钢的钝化与碳钢在H2SO4 中的电位极化相似,钝化时铁表面发生的反应为: Cr2O72 - + 8H+ + 6e →Cr2O3 + 4H2O 反应时被还原的铬酸盐以Cr2O3 的形态吸附在铁的表面和铁表面同时生成的Fe2O3 共同组成钝化膜,反应为:2Fe + 3H2O →Fe2O3 + 6H+ + 6e 用铬酸盐钝化的铁的表面那层钝化膜,充分脱水,结构致密,防腐性能好. 而其它缓蚀剂处理铁都无法得到这样的膜,甚至用KMnO4 强氧化剂也不能达到铬酸盐钝化铁的那种程度. 铬酸盐的优点是:它不仅对钢铁,而且对铜、锌、铝及其合金都能给予良好的保护;适用的pH 值范围很宽(pH = 6～11) ;缓蚀效果特别好,使用铬酸盐作缓蚀剂时,碳钢的腐蚀速度可低于0. 025 mm/ 年. 铬酸盐的缺点是:毒性大,环境保护部门对铬酸盐的排放有严格的要求;容易被还原而失效,不宜用于有还原性物质(例如硫化氢) 泄露的炼油厂的冷却系统中. 2. 2 沉淀膜型缓蚀剂