[科普中国]-缓蚀剂保护

缓蚀剂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，这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。

作用机理吸附型缓蚀剂与金属的相互作用按照缓蚀剂与金属表面的键的方式，吸附吸缓蚀剂与金属的相互作用可分为两种类型，其中一种是由于缓蚀剂的偶极子或离子电荷与金属的电子电荷之间的静电引力，即物理吸附。因此，金属表面的电荷状态对缓蚀剂吸附影响很大。一般规律是硬酸牢固地连接硬碱，而软酸牢固地连接软碱。霍尔特别应用此概念来解释酸性溶液中未氧化金属表面与中性和碱性溶液中氧化的金属表面吸附特性之间的差异，并且也用来估价新缓蚀剂的吸附作用。由于未氧化的金属属于软酸，所以与软碱含硫、磷、砷的化合物形成强键。软硬酸碱原理是常川的半定量概念，可用金属的有关软度去寻找有机缓蚀剂，以提高缓蚀剂对于金属在酸性浓液中的缓蚀效率。

吸附缓蚀剂之间的相互作用由于表面复盖增加，缓蚀剂横向的相互作用增加。在高复盖度部位，由于含偶极子的分子或离于之间出现相互作用的排斥力，导致吸附作用减弱，从而降低缓蚀率横向相互作用也可导致吸附物质重新定向，在吸附和缓蚀行为中产生电荷，使吸附作用增强。例如连二氮己环对中铁的缓蚀作用，是基于上述原理，使连二氮己环的第二亚胺基团形成附加键而产生了较强的吸附作用。当溶液中存在两种缓蚀剂时，其相互作用力可能在吸附位置的两种物质之间发生导致两种物质吸附作用增强，因此使缓蚀作用比单种缓蚀剂强。这种在溶液中同时含有缓蚀作用的阴、阳离子，由于相反电荷的吸附离子之间的相互引力作用称为协同缓蚀效应。这种协同效应，在含有缓蚀作用的阳离子例如季钱离子、季毗咤离子、季磷离子和质子化的胺的酸性溶液中，尤为突出。

酸性溶液中级蚀剂的作用机理通常认为吸附缓蚀剂能通过下述之一或更多的机理阻止腐蚀的电化学反应。缓蚀剂形成一个扩散势垒，能制止反应物到达金属表面，这一作用特别当缓蚀剂是大分子时发生，例如蛋白质、多糖、或者具有长链的碳氢化合物，或能聚合形戎多分子膜，例如炔化合物，硫氧化物。缓蚀剂吸附到金属表面的原子上，防止这些原子作为腐蚀反应的阴阳极。腐蚀反应速度的降低与吸附缓蚀剂的复盖度成正比。吸附缓蚀剂能影响电极反应的中间表面产物的形成。缓蚀剂离子的吸附作用能够改变金属—溶液界面的双电层，以及影响电化学反应。接近液层的金属表面吸附了阳离子后电位变正，因此，使得氢离子放电困难。1

中性溶液中阴离子的缓蚀作用缓蚀性阴离子，例如铬酸盐、亚硝酸盐、苯甲酸盐和其他的拨化物、硼酸盐、磷酸盐、铂酸盐， 通过在金属表面形成钝化膜起缓蚀作用。溶液中存在的侵蚀性阴离子为氯化物、硫酸盐、硝酸盐， 为保护铁需要添加缓蚀性阴离子。

阴离子的吸上和孔的堵塞认为缓蚀作用是阴离子的不溶性铁盐沉积在膜破裂部位。这些沉积物在金属表面堵塞小孔和阻碍金属的溶解。山于缓蚀性阴离子是从弱酸中得到的，阴离子也能起缓冲作用，防止阳极区小孔内由于铁离子水解时pH值降低。铁的钝化膜中阴离子吸上和阻塞孔，已由放射性示踪阴离子的应用证实。这些研究表明，某些缓蚀性阴离子例如铬酸盐和磷酸盐在铁的氧化膜中，通过吸附和离子交换进行到相当的深度，而其它等效缓蚀性阴离子，例如苯甲酸盐、任二酸盐却只进行到一个小的深度。

使钝化氧化物在表面再形成由于膜的剥离和损坏，铁处在活性状态，缓蚀性阴离子能促使钝化氧化物在表面再形成，促进铁的保护性氧化膜的稳定性。铁从活化态转为钝态是一个很复杂的过程，因为在铁的表面有两种性质不同的钝化氧化物膜。首先从活化态形成一低氧化态的钝化氧化物膜，其成分趋近于磁性氧化铁。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学