腐蝕是指金屬材料或制件在周圍環(huán)境介質(zhì)的作用下

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1、腐蝕是指金屬材料或制件在周圍環(huán)境介質(zhì)的作用下,逐漸產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)的現(xiàn)象。通常認(rèn)為:金屬在環(huán)境中,由于他們之間所產(chǎn)生的化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)及物理溶解作用而引起損壞或變質(zhì)。或者說,金屬腐蝕是金屬在環(huán)境中,在金屬表面或截面上進行的化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng),結(jié)果使金屬轉(zhuǎn)入了氧化(離子)狀態(tài)。熱力學(xué)研究揭示出大多數(shù)金屬都具有與周圍環(huán)境發(fā)生作用而轉(zhuǎn)入氧化離子狀態(tài)的傾向,即金屬腐蝕是一種自發(fā)的趨向,不可避免。由于金屬腐蝕給國民經(jīng)濟的發(fā)展帶來的經(jīng)濟損失約占當(dāng)年國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的1.5%~4.2%左右,金屬腐蝕問題遍及國民經(jīng)濟的

2、各個領(lǐng)域,從日常生活到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),從尖端科學(xué)技術(shù)到國防工業(yè)的發(fā)展,凡是使用金屬材料的地方,都不同程度的存在著腐蝕問題。它給人們帶來了巨大的經(jīng)濟損失,造成了災(zāi)難性的事故,耗竭了寶貴的能源與資源。為將腐蝕造成的損失減低到最低限度,腐蝕研究者創(chuàng)造和發(fā)展了很多的防腐蝕措施,而緩蝕劑應(yīng)用則是其中應(yīng)用較廣,效果比較顯著的手段之一。美國試驗與材料協(xié)會(ASTM)將緩蝕劑定義為“以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诮橘|(zhì)中時,可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物”。這一定義具有嚴(yán)格的科學(xué)性。1860年英國公布的酸洗鐵板用緩蝕劑這一世界

3、上第一個緩蝕劑專利,從此,宣告了人們研究、應(yīng)用緩蝕劑時代的開始。此后的百多年間,緩蝕劑的研究一直相當(dāng)活躍,成果顯著,每年都有大量的專利和產(chǎn)品問世,現(xiàn)在人們已從天然物質(zhì)轉(zhuǎn)向合成性能優(yōu)越的化合物來適應(yīng)不同層次、不同方面的需求,同時也將蝕劑從實際應(yīng)用上升到理論研究的高度,使緩蝕劑理論得到迅速發(fā)展和完善,反過來指導(dǎo)緩蝕劑的研制和應(yīng)用。緩蝕劑的作用機理緩蝕機理概述對緩蝕劑作用機理的研究可以追溯到20世紀(jì)初,而近三十年代來,這方面的研究更是引起了廣大腐蝕科學(xué)工作者的重視。1927年Fischer對抑制腐蝕電極反應(yīng)的不

4、同方式作了仔細(xì)的分析后,提出了界面抑制機理,電解液抑制機理,膜抑制機理及鈍化機理。Lorenz和ansfeld也明確提出用界面抑制和相界面抑制來表達兩種不同的電極反應(yīng)阻滯機理。他們認(rèn)為界面阻抑作用發(fā)生在裸露的金屬表面與腐蝕介質(zhì)相互接觸的系統(tǒng)中,而相界面阻抑則是指腐蝕基體和電解液同存在于三維層中,該層由微溶的腐蝕產(chǎn)物和緩蝕劑組成。酸性溶液中有機添加作用機理的研究再20世紀(jì)20年代即已開始,近年來不斷得到新的發(fā)展。學(xué)者們先后提出了吸附理論,修飾理論,軟硬酸堿理論(SHAB),鈍化理論,尖端突變理論等。當(dāng)然,上

5、述各種理論著重點及研究角度都不盡相同,一般說來,酸性介質(zhì)緩蝕劑主要是吸附型的,其緩蝕作用的一個可能機理是覆蓋效應(yīng),而另一個可能機理為負(fù)催化效應(yīng)。所謂覆蓋效應(yīng)是指在緩蝕劑所吸附的金屬表面,金屬的陽極溶解過程和陰極析氫過程均不能進行;而負(fù)催化效應(yīng)則是指緩蝕劑吸附在金屬溶解的活性區(qū),它的吸附改變了腐蝕電化學(xué)過程的陰極反應(yīng)或陽極反應(yīng)的活化能,從而阻滯陰極過程或陽極過程的進行,甚至同時阻滯了陰、陽極反應(yīng)。由于金屬腐蝕和緩蝕過程的復(fù)雜性以及緩蝕劑的多樣性難以用同一種理論解釋各種各樣緩蝕劑的作用機理以下是幾種作用理論的

6、要點:(1)成相膜理論成相膜理論認(rèn)為緩蝕劑在金屬表面形成一層難溶解的保護膜以阻止介質(zhì)對金屬的腐蝕。該種保護膜包括氧化物膜和沉淀膜。(2)吸附膜理論吸附膜理論認(rèn)為,某些緩蝕劑通過其分子或離子在金屬表面的物理吸附或化學(xué)吸附形成吸附保護膜而抑制介質(zhì)對金屬的腐蝕。有的緩蝕劑分子或離子與金屬表面靜電引力和分子間作用力而發(fā)生物理吸附。另一些緩蝕劑可以與金屬表面形成配位鍵而發(fā)生化學(xué)吸附。緩蝕劑以其親水基團吸附與金屬表面,疏水基團遠離金屬表面,形成吸附層把金屬活性中心覆蓋,阻止介質(zhì)對金屬的腐蝕。此類緩蝕劑主要是有機緩蝕劑

7、(1)電化學(xué)理論電化學(xué)理論認(rèn)為緩蝕劑通過加大腐蝕的陰極過程或陽極過程的阻力而減小腐蝕速率。因此而分為陽極抑制型、陰極抑制型和混合抑制型緩蝕劑。緩蝕機理的研究方法緩蝕劑是一個復(fù)雜的過程,一般是借助緩蝕劑在金屬表面形成二維或三維的保護膜來實現(xiàn)。研究緩蝕劑緩蝕吸附作用的方法很多,根據(jù)所依據(jù)的不同原理可以大致分為腐蝕產(chǎn)物分析法、電化學(xué)方法以及譜學(xué)方法。腐蝕產(chǎn)物分析法主要建立在緩蝕劑的吸附緩蝕作用會引起緩蝕體系某些宏觀物性(如腐蝕金屬量、析氫或者吸氧量、溫度等)改變的基礎(chǔ)上。電化學(xué)方法是根據(jù)緩蝕劑的加入改變腐蝕電化

8、學(xué)反應(yīng)歷程,從而導(dǎo)致相應(yīng)的電化學(xué)參數(shù)(如腐蝕電位Ecorr、腐蝕電流密度Jcorr、極化電阻Rp及界面電容Cd等)發(fā)生變化。現(xiàn)代各種譜學(xué)技術(shù)方法則可以表征金屬表面緩蝕吸附膜的狀況與精細(xì)結(jié)構(gòu),從而判斷緩蝕劑作用的過程和機理。腐蝕產(chǎn)物分析法中最誒經(jīng)典和直接的方法是失重法。該法通過測量金屬試樣侵入腐蝕介質(zhì)一定時間后的質(zhì)量變化來確定腐蝕速率。根據(jù)金屬試樣在介質(zhì)中的運動與否,又可以分為靜態(tài)失重法和動態(tài)失重法。失重法對均勻腐蝕有效,對有嚴(yán)

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