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酸洗缓蚀剂的缓蚀原理


金属腐蚀过程是在金属表面进行电化学反应的过程。减缓金属腐蚀必然是通过对金属表面上进行的电化学反应的速度发生影响而实现的。但是,不同类型的缓蚀剂影响电化学反应的途径则是各不相同的。作为酸洗缓蚀剂,一般有两类物质。一类是无机物,如砷离子(As3+)、锑离子(Sb3+)等。另一类是含有极性基因的有机化合物,如硫脲[CS(NH2)2],吡啶(C5H5N)等。对于象As3+这样的重金属阳离子,它们的缓蚀机理是这些离子在阴极区上被还原,还原产物(金属As)沉积在阴极区,使氢离子的放电反应变得十分困难(用电化学术语来讲就是砷使得氢去极化的阴极过程的过电位剧烈地升高了)。这样,氢离子放电的速度就急剧地降低了。对于一对共轭反应来讲,由于阴极反应速度的降低,铁溶解的阳极反应的速度也相应地降低了,这样就得到了减缓金属腐蚀的效果。
  含有极性基团的有机化合物的缓蚀机理则要复杂得多。复杂的原因一方面是因为这一过程是一个复杂的界面吸附过程,再加上这些有机化合物本身的组成和结构又是千姿百态的,结构和组成的变化又会影响到吸附的过程。因此,对于很多有机化合物的缓蚀机理目前还处于研究和争议的过程中。在这里不可能详细地加以讨论。但是,我们可以给出一个概括的模型,那就是这些有机分子都具有不同程度的表面活性,这种表面活性可以是由于硫、氮原子的游离电子对带来的,也可以是由于长尾巴的憎水基团和小的亲水基团这种结构带来的。使它们能够在金属/溶液界面上比较活泼的地方发生吸附,吸附的结果可以使界面反应的活化能增大,也可以使界面双电层的结构发生变化,其结果都将使腐蚀电池的共轭反应中的一个(阴极或阳极)或两个(阴极和阳极)受到强烈的阻滞,从而使铁的腐蚀速度急剧地降低,收到缓蚀的效果。根据阻滞的不同过程,可以把缓蚀剂分成几类。使阴极反应受到阻滞的缓蚀剂称之为阴极型缓蚀剂。使阳极过程受到阻滞的称之为阳极型缓蚀剂。使阴极和阳极同时受到阻滞的称为混合型缓蚀剂。
  无论是无机物还是有机化合物,它们对金属腐蚀的抑制都是在金属界面上的某些活性区域,以原子或分子吸附的方式进行的。因此可以用不大的添加剂量收到非常显著的缓蚀效果。这在工业应用的经济性方面也有很多的优点。
  正因为缓蚀原理所具有的吸附特征,凡是能够影响到界面反应活化能和表面吸附过程的因素都可以影响到酸洗缓蚀剂的缓蚀效率。如介质的温度,缓蚀剂的浓度,其他干扰性离子以及溶液的运动速度等。这是在研究和应用酸洗缓蚀剂时必须给予充分注意的。