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在長(zhǎng)期與金屬銹蝕抗?fàn)幍纳a(chǎn)實(shí)踐中,人們發(fā)現(xiàn)一些物質(zhì)能在腐蝕性介質(zhì)中抑制金屬腐蝕，這些物質(zhì)就叫緩蝕劑（也叫腐蝕抑制劑或阻蝕劑）。在ASTM-G15中將緩蝕劑定義為：“緩蝕劑是一種當(dāng)其以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诮橘|(zhì)中時(shí)，可防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物?！?/span> 用緩蝕劑防止金屬銹蝕，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，效果顯著，已廣泛用于金屬防腐蝕領(lǐng)域。對(duì)于暫時(shí)性防銹材料中所用的緩蝕劑，人們習(xí)慣稱其為防銹添加劑。 緩蝕劑的種類較多，作用原理也不盡相同，并且有的還一劑多功能，因此，很難按某一具體的方式既能嚴(yán)格地將眾多緩蝕劑分門別類，又能反映出緩蝕劑的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和緩蝕機(jī)理。因此，通常從不同的側(cè)面對(duì)它們進(jìn)行分類，常見的分類方法有： ⑴按化學(xué)成分分類：無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑。 ⑵按電化學(xué)作用機(jī)理分類：陽(yáng)極抑制型緩蝕劑、陰極抑制型緩蝕劑和混合抑制型緩蝕劑。 ⑶按介質(zhì)的pH值分類：酸性介質(zhì)緩蝕劑、中性介質(zhì)緩蝕劑和堿性介質(zhì)緩蝕劑。 ⑷按被保護(hù)金屬分類：黑色金屬緩蝕劑、銅及銅合金緩蝕劑、鋁及鋁合金緩蝕劑等。 ⑸按物理狀態(tài)分類：水溶性緩蝕劑、油溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑。 所謂暫時(shí)性防銹材料，并非指這些材料的防銹有效期短，而是在必要時(shí)，可容易將它們從金屬表面去除掉。 常用的暫時(shí)性防銹材料主要有：水基防銹劑、防銹油脂和氣相防銹材料。為方便起見，下面就按水溶性緩蝕劑、油溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑的分類方法對(duì)常用的緩蝕劑作簡(jiǎn)要介紹。 水溶性緩蝕劑 水溶性緩蝕劑就是能溶解于水中的一類緩蝕劑。金屬在潮濕的大氣中或浸在水中是極易發(fā)生銹蝕的，原因是在金屬表面形成水膜，為電化學(xué)腐蝕提供了條件，若在水中加入少量特定的水溶性緩蝕劑，就可抑制電化學(xué)過程，就可減緩或防止金屬銹蝕。常見的這類緩蝕劑如表2-1所示： 表2-1 常用的水溶性防銹添加劑 名 稱 分子式 簡(jiǎn)要說明 鎢酸鈉 NaWO4 用于水基防銹劑和水基切削液，有鈍化作用 鉬酸鈉 NaMoO4 用于水基防銹劑和水基切削液，有鈍化作用 無水碳酸鈉 Na2CO3 常與其它緩蝕劑復(fù)合使用，調(diào)節(jié)溶液的pH值 磷酸鈉 Na3PO4 常與其它復(fù)合，用于水基防銹劑和合成切削液 三聚磷酸鈉 Na5P3O10 常與其它復(fù)合，用于水基防銹劑和合成切削液 硅酸鈉 Na2SiO3 用于鋁、鐵, 但在中性介質(zhì)中的穩(wěn)定性較差,易析出 苯甲酸鈉 C6H5COONa 有防銹和防腐作用 一乙醇胺 HOCH2CH2NH2 常與脂肪酸、硼酸、苯甲酸等復(fù)合使用 二乙醇胺 (HOCH2CH2)2NH 常與脂肪酸等生成酰胺后使用 三乙醇胺 (HOCH2CH2)3N 可單獨(dú)使用也可復(fù)合使用，常用于切削液和水基防銹 癸二酸 C10O4H18 常與三乙醇胺等醇胺類水溶性緩蝕劑復(fù)合使用 十一碳烯二酸 C11O4H18 常與醇胺類水溶性緩蝕劑復(fù)合使用 尿素 CO(NH2)2 常與其它水溶性緩蝕劑復(fù)合使用，使用濃度較高 苯駢三氮唑 C6H5N3 用于銅及其合金，50ppm即有較好的緩蝕效果 水溶性緩蝕劑的防銹原理可分三類： ⑴在金屬表面形成致密的氧化膜。這類緩蝕劑能和金屬表面發(fā)生反應(yīng)，形成一層不溶性的致密的氧化保護(hù)膜，從而阻止金屬的陽(yáng)極過程，減緩或終止腐蝕的電化學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的保護(hù)。這類緩蝕劑也可能吸附在金屬表面的活性點(diǎn)，降低金屬表面的反應(yīng)活性而起緩蝕作用,如鉬酸鹽和鎢酸鹽就屬這一類緩蝕劑。 ⑵在金屬表面生成難溶的鹽類保護(hù)膜。緩蝕劑分子能與金屬上溶下來的金屬離子作用而生成難溶的鹽，沉積在金屬的表面，形成一層致密的保護(hù)層，阻止金屬的進(jìn)一步溶解，起保護(hù)作用，如磷酸鹽和硅酸鹽就屬于這一類緩蝕劑。 ⑶生成難溶的絡(luò)合物覆蓋膜。這類緩蝕劑的分子中大多含有N、O、S等元素的雜環(huán)基團(tuán)，它們能與金屬表面的金屬原子或金屬表面附近的金屬離子絡(luò)合，附著在金屬的表面形成一層難溶的絡(luò)合物保護(hù)膜，阻止金屬的溶解，起緩蝕作用。苯駢三氮唑?qū)︺~的緩蝕就屬于這一類。 為了充分發(fā)揮各種緩蝕劑的作用，實(shí)現(xiàn)正的協(xié)同效果，通常將多種緩蝕劑復(fù)合使用，因此，在金屬緩蝕防護(hù)中各種緩蝕作用可能同時(shí)存在。 油溶性緩蝕劑 油溶性緩蝕劑是一種當(dāng)其以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诨A(chǔ)油中時(shí)可以防止或明顯減緩金屬銹蝕的油溶性化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物。 油溶性緩蝕劑是防銹油、脂中的主要添加劑，是油的表面活性劑，這類緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)通常是具有結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性，一般由極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)組成，常見的極性基團(tuán)有：—OH、—NH2、—COO—、 等，它們與水和金屬離子有親和力；非極性基團(tuán)一般為烴基，它有親油性，有的緩蝕劑由多個(gè)極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)組成。按極性基團(tuán)的種類可將油溶性緩蝕劑分成五大類：磺酸鹽及其含硫化合物、胺類及其它含氮化合物、酯類化合物、羧酸及其金屬皂、含磷化合物及其它。常用的油溶性緩蝕劑如表2-2所示。 表2-2 常用的油溶性緩蝕劑 緩蝕劑名稱 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn)要說明 石油磺酸鋇 優(yōu)良的抗?jié)駸岷捅砻嫖侥芰? 是防銹油中的主添加劑，由于其原料來源受限，現(xiàn)已逐漸被合成重烷基磺酸鋇替代 石油磺酸鈉 乳化性和防銹性好，原料來源受限，現(xiàn)已基本上被合成磺酸鈉替代 石油磺酸鈣 常用其過堿性化合物，有清凈分散性，同時(shí)能中和油中的酸性物質(zhì)，可用于成型油的防銹，抗大氣性差 二壬基萘磺酸鋇 防銹性能與石油磺酸鋇相似，但有效含量高，是防銹油脂中的主添加劑 N-油酰肌胺酸 在金屬表面的吸附能力強(qiáng)，有較好的抗?jié)駸岷涂果}霧能力，常與其它添加劑成鹽后用于防銹油脂，抗大氣性能不及石油磺酸鹽 N-油酰肌胺酸十八胺 在金屬表面的吸附能力強(qiáng)，有較好的抗?jié)駸岷涂果}霧能力，但在油中的溶解度低 苯駢三氮唑 是銅及其合金的有效緩蝕劑，常用司本-80或鄰苯二甲酸二丁酯等助溶劑將其溶入油中 苯駢三氮唑十八胺 油溶性較好，對(duì)銅及其合金及黑色金屬均有防護(hù)防銹效果 N,N-（雙苯駢三氮唑亞甲基）月桂胺 油溶性較好，對(duì)銅及其合金及黑色金屬均有防護(hù)防銹效果 十二烷基 苯駢三氮唑 油溶性較好，對(duì)銅及其合金和黑色金屬均有防護(hù)防銹效果 苯駢三氮唑二環(huán)已胺 溶于油，對(duì)黑色金屬和銅及其合金均有氣相和油相防護(hù)防銹性，用于配制氣相防銹油 N－乙酰基苯駢三氮唑 比苯駢三氮唑的油溶性好，在防銹油中作銅及其合金的緩蝕劑 2－氨基乙基十七烯基咪唑啉 咪唑啉類防銹添加劑對(duì)黑色金屬有較好的抗?jié)駸岷涂果}霧性,但抗大氣性能不及磺酸鹽類防銹添加劑 2－氨基乙基十七烯基咪唑啉油酸鹽 2－氨基乙基十七烯基咪唑啉十二烯基丁二酸鹽 2－氨基乙基十七烯基咪唑啉N－油酰肌氨酸鹽 司本-80 較好的抗?jié)駸嵝阅?乳化能力強(qiáng),常作其它防銹添加劑的助劑，但使防銹油更易吸濕，抗大氣性能差 十二烯基丁二酸 表面吸附能力強(qiáng),是防銹油中的常用添加劑，但呈酸性,常與其它防銹添加劑配合使用 十二烯基丁二酸半甲酯 性能與十二烯基丁二酸相近,由于其中一個(gè)羧基成酯后酸值降低,可適當(dāng)增加其在配方中的用量,但吸附能力下降 環(huán)烷酸鋅 極易溶于礦物油中，較好的抗?jié)駸嵝阅?由于制造工藝等原因,色較深,味較重 十二烷基酸性磷酸酯 表面吸附能力強(qiáng),呈酸性,常與其它堿性防銹添加劑配合使用 聚氧乙烯烷基醚酸性磷酸酯 T8-MC防銹潤(rùn)滑添加劑 較好的潤(rùn)滑性和防銹性,可與堿性添加劑配合用于配制防銹潤(rùn)滑兩用油 油溶性緩蝕劑的作用機(jī)理常用吸附理論來解釋：金屬晶體中的原子相互是以金屬鍵結(jié)合的，其內(nèi)部的原子與表面的原子所受到的作用力是不同的，內(nèi)部的原子在各個(gè)方向上所受到的作用力是相同的，而表面上的原子受內(nèi)部原子對(duì)它的引力遠(yuǎn)大于外部氣體分子或液體分子對(duì)它的吸引力，結(jié)果使表面原子受到一個(gè)向內(nèi)的合力，即表面原子所受到的作用力是不平衡的，表面自由能很大，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)外界分子因各種原因到達(dá)金屬表面時(shí)，就會(huì)被表面吸附，使表面自由能在一定程度上得到了降低，趨向穩(wěn)定。吸附理論認(rèn)為，緩蝕劑對(duì)金屬的緩蝕作用，就是緩蝕劑分子在金屬表面上被吸附的結(jié)果。按緩蝕劑分子與金屬表面間的作用力的不同，吸附有物理吸附、化學(xué)吸附、沉淀吸附和感應(yīng)吸附。 按照吸附理論，溶入油中的緩蝕劑，部分以單分子分散在油中，部分則以膠束狀態(tài)存在于油中（見圖2-1油溶性緩蝕劑在油膜中的分布簡(jiǎn)圖）。分散狀態(tài)的緩蝕劑分子的極性基團(tuán)按上述各種吸附方式密集地吸附在金屬表面上，同時(shí)非極性基團(tuán)的一端伸向油中。非極性的基礎(chǔ)油分子鏈插入吸附在金屬表面上的相鄰兩個(gè)緩蝕劑分子的非極性端之間，加強(qiáng)了緩蝕劑分子的吸附層。由于表面競(jìng)爭(zhēng)作用，這些緩蝕劑可將原來吸附在金屬表面上的有害物質(zhì)趕走，形成緩蝕劑吸附層，一旦形成一層完整牢固的吸附層，就將油中的有害物與金屬表面隔離；緩蝕劑分子還在油與大氣或其它介質(zhì)的界面上也形成了一層定向吸附層，起屏蔽作用；此外，分散在油中的緩蝕劑膠束可將油中的有害物質(zhì)收集包裹在其中，避免有害物對(duì)金屬的侵蝕。 氣相緩蝕劑 氣相緩蝕劑又叫揮發(fā)性緩蝕劑，它是一類在常溫下能揮發(fā)而充滿整個(gè)包裝空間、吸附在金屬表面起阻滯金屬腐蝕作用的化合物或混合物。與其它緩蝕劑比較，氣相緩蝕劑有如下特點(diǎn)： ⑴依靠緩蝕劑本身?yè)]發(fā)的氣體起緩蝕作用。緩蝕劑氣體無孔不入，故對(duì)于表面不平、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有細(xì)小孔隙的制件或組合件很適用。 ⑵使用方便，啟封容易，勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高。與防銹油封存相比，能省掉包裝前的涂油和啟封后的清洗，最適合于工具、零部件、軍械的封存防銹。 ⑶防銹期長(zhǎng)。用氣相緩蝕劑封存防銹，在密封情況下防銹期可達(dá)10年以上。氣相緩蝕劑也可用于工序間的短期防銹。由于氣相緩蝕劑有上述優(yōu)點(diǎn)，在金屬防銹領(lǐng)域的應(yīng)用面不斷拓寬，量不斷增加。常用的氣相緩蝕劑見表2-3。 名 稱 分子式 簡(jiǎn)要說明 辛酸三丁胺 對(duì)黑色金屬有較好防銹性，油溶性隨羧酸碳原子數(shù)的增加而增加，常需與助溶劑配合用于配制氣相防銹油 癸酸三丁胺 月桂酸三丁胺 辛酸二環(huán)已胺 油溶性較好，常用于配制黑色金屬用氣相防銹油 苯甲酸鈉 用于制作氣相防銹紙、氣相防銹粉劑或片劑，配制水基防銹劑和金屬加工液 苯甲酸銨 用于制作氣相防銹紙、氣相防銹粉劑或片劑 苯甲酸單乙醇胺 苯駢三氮唑 對(duì)銅及其合金用氣相防銹紙、氣相防銹粉劑或片劑 苯三唑三丁胺 常與助溶劑配合用于配制氣相防銹油，對(duì)黑色金屬和銅及其合金均有效，也可用于制作氣相防銹粉劑或片劑 苯駢三氮唑二環(huán)已胺 溶于油，對(duì)黑色金屬和銅及其合金均有氣相和油相防護(hù)防銹性，用于配制氣相防銹油 氨水 NH3·H2O 常用于調(diào)節(jié)氣防銹劑劑的揮發(fā)性和堿性 碳酸銨 (NH4)2CO3 易揮發(fā)，可用于制作氣相防銹粉劑或片劑 尿素 用于配制氣相防銹水、制作氣相防銹紙 烏洛托品 C6H12N4 碳酸芐胺 (C6H5CH2NH2)2·H2CO3 常用于制作氣相粉劑或片劑 碳酸環(huán)已胺 (C6H11NH2)2·H2CO3 磷酸氫二銨 (NH4)2HPO4 磷酸二氫銨 NH4H2PO4 亞硝酸二環(huán)已胺 (C6H11)2 NH·HNO2 用于制作氣相防銹紙和固體氣相防銹劑 亞硝酸二異丙胺 (C3H7)2 NH·HNO2 氣相緩蝕劑的作用機(jī)理。從分子組成及其特征看，氣相緩蝕劑在常溫下有適當(dāng)?shù)恼魵鈮海艹錆M被密閉的包裝空間，其分子中都含有一定的緩蝕性能的基團(tuán)，如： ⑴氣相緩蝕劑在潮濕空氣中先水解或離解，分離出有緩蝕保護(hù)作用的基團(tuán)，這些基團(tuán)揮發(fā)后飄浮在密閉空間，其中部分附著在金屬表面，按吸附、鈍化、絡(luò)合機(jī)理對(duì)金屬起保護(hù)作用，屬于這類緩蝕劑的有：（NH4）2 CO3·H2O、NH4HCO3、NH4H2PO4、（NH4）2HPO4。 ⑵密封包裝空間中的氣相緩蝕劑借助其中的揮發(fā)性有機(jī)基團(tuán)，揮發(fā)而漂落在金屬表面上，與金屬表面的微量水作用而離解出具有緩蝕作用的基團(tuán)，如亞硝酸二環(huán)已胺可離解出 緩蝕劑的種類多，性能各異，即使同一種緩蝕劑在不同的環(huán)境中或?qū)Σ煌谋Ｗo(hù)對(duì)象所起的作用也不同，因此，在選用緩蝕劑時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： ⑴按被保護(hù)金屬的種類、作用介質(zhì)和環(huán)境條件選擇合適的緩蝕劑。 ⑵陰極型緩蝕劑是一種安全的緩蝕劑，即使用量偏低也不會(huì)引起副作用；在使用陽(yáng)極型緩蝕劑時(shí)，要保證有足夠的緩蝕劑加入量，否則會(huì)引起嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。 ⑶氣相緩蝕劑須用于密封空間的金屬防護(hù)，用量必須充足。 ⑷對(duì)于同一種緩蝕劑，如果使用條件有變化，可能得不到預(yù)期的防護(hù)效果，因此，使用前須作相應(yīng)的試驗(yàn)。 來源：中表協(xié)防銹潤(rùn)滑分會(huì) |
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