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缓蚀剂的作用机理


        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。1972Fischer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。LorenzMansfeld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。