1、l第一节第一节 选材和结构设计选材和结构设计l第二节第二节 缓蚀剂缓蚀剂l第三节第三节 电化学保护电化学保护l第四节第四节 表面处理技术表面处理技术l一一 正确选材和加工工艺正确选材和加工工艺l 正确选材的基本原则正确选材的基本原则:（1）根据使用条件全面综合地考虑各种因素）根据使用条件全面综合地考虑各种因素 材料的耐蚀性能要满足设备或构件使用环境材料的耐蚀性能要满足设备或构件使用环境 的要求的要求l 根据环境选择材料，所选择的材料才能适用环根据环境选择材料，所选择的材料才能适用环l 境。如含铬合金用于氧化性溶液；铜及其铜合金用于境。如含铬合金用于氧化性溶液；铜及其铜合金用于 l 还原性和非氧
2、化性介质；铅用于稀硫酸；钢用于浓硫还原性和非氧化性介质；铅用于稀硫酸；钢用于浓硫 l 酸；不锈钢用于硝酸；锡用于蒸馏水，钛用于热的强酸；不锈钢用于硝酸；锡用于蒸馏水，钛用于热的强l 氧化性溶液等等。氧化性溶液等等。l 材料的物理、机械和加工工艺性能要满足材料的物理、机械和加工工艺性能要满足设备或构件的设计与加工制造要求设备或构件的设计与加工制造要求l 所选材料除具有耐蚀性外，还应具有必要的所选材料除具有耐蚀性外，还应具有必要的机械机械性能性能（如强度、硬度、弹性、塑性、冲击韧性、疲劳（如强度、硬度、弹性、塑性、冲击韧性、疲劳性能等）、性能等）、物理性能物理性能（如耐热、导电、导热、光、及（如耐
3、热、导电、导热、光、及密度等）及密度等）及工艺性能工艺性能（如机加工、铸造、焊接性能（如机加工、铸造、焊接性能等）。等）。l 力求最好的经济效应和社会效益力求最好的经济效应和社会效益l 优先考虑国产的、价廉质优的、资源丰富的材料。优先考虑国产的、价廉质优的、资源丰富的材料。在可以用普通结构材料如钢铁、非金属材料时，不采在可以用普通结构材料如钢铁、非金属材料时，不采用昂贵的贵金属；在可用资源丰富的铝、石墨、玻璃用昂贵的贵金属；在可用资源丰富的铝、石墨、玻璃时，不用不锈钢、铜、铅；选用不会引起环境污染的时，不用不锈钢、铜、铅；选用不会引起环境污染的材料。材料。l（2）对初选材料考查其腐蚀敏感性类型
4、）对初选材料考查其腐蚀敏感性类型l 即防护的可能性；与其他材料接触即防护的可能性；与其他材料接触l 的相容性；的相容性；l（3）在容易产生腐蚀和不易维护的部）在容易产生腐蚀和不易维护的部l 位，选用高耐蚀性材料；位，选用高耐蚀性材料；l（4）选择腐蚀倾向小、杂质含量低的材）选择腐蚀倾向小、杂质含量低的材l 料，以提高耐蚀性；料，以提高耐蚀性； l二二 防腐蚀结构设计防腐蚀结构设计l1 合理的结构形式和表面状态合理的结构形式和表面状态l 结构件的形式力求简单。便于采取防腐蚀措施、便结构件的形式力求简单。便于采取防腐蚀措施、便于于l 检查、排除故障，有利于维护。检查、排除故障，有利于维护。l 形状
5、复杂的构件，易在死角、缝隙、接头等部位积形状复杂的构件，易在死角、缝隙、接头等部位积 l 液和积尘，从而引起腐蚀。液和积尘，从而引起腐蚀。l 构件表面致密、光滑比粗造表面耐腐蚀构件表面致密、光滑比粗造表面耐腐蚀。l2 防止积水或积尘防止积水或积尘l3 防止缝隙腐蚀防止缝隙腐蚀l4 防止电偶腐蚀防止电偶腐蚀l5 防止磨损腐蚀防止磨损腐蚀l6 防止环境诱发破裂防止环境诱发破裂l一一 概述概述l1 缓蚀剂定义缓蚀剂定义l 少量添加于腐蚀介质中能强烈抑制腐蚀的物少量添加于腐蚀介质中能强烈抑制腐蚀的物l 质，称为缓蚀剂，亦称为腐蚀抑制剂、阻蚀剂。质，称为缓蚀剂，亦称为腐蚀抑制剂、阻蚀剂。l2 缓蚀剂的作
6、用缓蚀剂的作用l 具有催化剂的作用、表面活性剂的特征；具有催化剂的作用、表面活性剂的特征；l 具体体现：钝化作用；覆盖作用；脱氧作用；具体体现：钝化作用；覆盖作用；脱氧作用；l缓蚀剂的缓蚀效率：缓蚀剂的缓蚀效率：l （113）l式中式中 分别表示缓蚀剂加入前、后金属分别表示缓蚀剂加入前、后金属l 的腐蚀速度。的腐蚀速度。l若用若用 表示缓蚀剂加入前、后的腐表示缓蚀剂加入前、后的腐蚀电流密度，缓蚀剂的缓蚀效率为：蚀电流密度，缓蚀剂的缓蚀效率为：l （114）%100%/00corrrcorcorrvvvcorrcorrvv和0corrcorrii和0corrcorrii和0%100%/00cor
7、rcorrcorriiil3 缓蚀剂保护的特点缓蚀剂保护的特点l（1）使用方便；）使用方便；l（2）保护效果好、保护面积大；）保护效果好、保护面积大；l（3）投资省，成本低；）投资省，成本低；l（4）应用面广；）应用面广；l（5）缓蚀剂保护的缺点与限制；）缓蚀剂保护的缺点与限制；l 高温介质中一般不能使用高温介质中一般不能使用l 强酸介质中长时间防护不理想强酸介质中长时间防护不理想l 带来废液的处理问题带来废液的处理问题l 非循环使用时成本较大非循环使用时成本较大l二二 缓蚀剂的分类缓蚀剂的分类l1 按化学成分分类按化学成分分类（1）无机缓蚀剂）无机缓蚀剂l 能与金属表面发生化学反应、使金属产
8、生钝能与金属表面发生化学反应、使金属产生钝l 化作用的物质。化作用的物质。（2）有机缓蚀剂）有机缓蚀剂l 能在金属表面进行物理吸附、化学吸附，阻能在金属表面进行物理吸附、化学吸附，阻l 止介质中腐蚀物质接近金属表面止介质中腐蚀物质接近金属表面。l2 按作用机理分类按作用机理分类l（1）阳极型缓蚀剂）阳极型缓蚀剂l 优先抑制阳极反应来抑制腐蚀的物质，又称钝优先抑制阳极反应来抑制腐蚀的物质，又称钝l 化剂。化剂。l（2）阴极型缓蚀剂）阴极型缓蚀剂l 抑制腐蚀的阴极反应而使腐蚀减小的物质抑制腐蚀的阴极反应而使腐蚀减小的物质。l（3）混合型缓蚀剂）混合型缓蚀剂l 对腐蚀的阴、阳极反应都有抑制作用，腐对
9、腐蚀的阴、阳极反应都有抑制作用，腐l 蚀电势可能变化不大，但腐蚀电流显著降低。蚀电势可能变化不大，但腐蚀电流显著降低。l3 按缓蚀剂形成的保护膜特征分类按缓蚀剂形成的保护膜特征分类l（1）氧化（膜）型缓蚀剂）氧化（膜）型缓蚀剂l 能使金属表面生成致密而附着力好的氧化物能使金属表面生成致密而附着力好的氧化物l 膜，从而抑制金属的腐蚀。氧化型缓蚀剂又称为膜，从而抑制金属的腐蚀。氧化型缓蚀剂又称为l 钝化型缓蚀剂或钝化剂。钝化型缓蚀剂或钝化剂。l（2）沉淀（膜）型缓蚀剂）沉淀（膜）型缓蚀剂l 能在金属表面形成耐蚀沉淀膜的一类缓蚀剂能在金属表面形成耐蚀沉淀膜的一类缓蚀剂 。l 显然它们只能与显然它们只
10、能与O2、NO2-、或、或CrO42-等去极化剂等去极化剂l 共共 同起作用。同起作用。l（3）吸附型缓蚀剂）吸附型缓蚀剂l 吸附在金属表面上能改变金属的表面状态、吸附在金属表面上能改变金属的表面状态、l 防止腐蚀介质向金属表面靠近来抑制腐蚀的物质。防止腐蚀介质向金属表面靠近来抑制腐蚀的物质。l4 按物理性质分类按物理性质分类l（1）油溶性缓蚀剂）油溶性缓蚀剂l 主要作为防锈油的添加剂。在金属和油的界面处，主要作为防锈油的添加剂。在金属和油的界面处，l 缓蚀剂的极性基吸附在金属表面，与环境介质隔离。缓蚀剂的极性基吸附在金属表面，与环境介质隔离。l（2）气相缓蚀剂）气相缓蚀剂l 在常温下能成为气
11、体的金属缓蚀剂。要求缓蚀剂以在常温下能成为气体的金属缓蚀剂。要求缓蚀剂以l 固体形式时能升华；以液体形式时具有一定的蒸气压。固体形式时能升华；以液体形式时具有一定的蒸气压。l（3）水溶性缓蚀剂）水溶性缓蚀剂l 能溶于水溶液中，在中性水溶液、酸性水溶液、碱能溶于水溶液中，在中性水溶液、酸性水溶液、碱l 性水溶液中使用的金属缓蚀剂。性水溶液中使用的金属缓蚀剂。l5 按用途分类按用途分类l根据缓蚀剂的用途可分为：根据缓蚀剂的用途可分为：l 冷却水缓蚀剂；冷却水缓蚀剂；l 锅炉缓蚀剂；锅炉缓蚀剂；l 酸洗缓蚀剂；酸洗缓蚀剂；l 油气井缓蚀剂；油气井缓蚀剂；l 工序间防锈缓蚀剂等。工序间防锈缓蚀剂等。l
12、三三 缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理l1 阳极型缓蚀剂作用机理阳极型缓蚀剂作用机理l2 阴极型缓蚀剂作用机理阴极型缓蚀剂作用机理l3 吸附型缓蚀剂作用机理吸附型缓蚀剂作用机理l4 油溶性缓蚀剂作用机理油溶性缓蚀剂作用机理l5 气相缓蚀剂作用机理气相缓蚀剂作用机理l1 阳极型缓蚀剂作用机理阳极型缓蚀剂作用机理l（1）氧化型缓蚀剂）氧化型缓蚀剂l 氧化型缓蚀剂只能用来保护具有钝化趋势的金氧化型缓蚀剂只能用来保护具有钝化趋势的金l属，如属，如 Fe、Co、Ni、Cr、Ti、Al等金属。等金属。l阳极钝化型缓蚀剂作用原理如图阳极钝化型缓蚀剂作用原理如图112。l阴极去极化型钝化作用原理如图阴极去极化
13、型钝化作用原理如图115。l铬酸盐的缓蚀作用铬酸盐的缓蚀作用l 铬酸盐和重铬酸盐是极好的氧化型缓蚀剂铬酸盐和重铬酸盐是极好的氧化型缓蚀剂（钝化剂）。常用于循环水、冷冻盐水介质中，（钝化剂）。常用于循环水、冷冻盐水介质中，它们在中性介质中的缓蚀作用：先吸附成膜，它们在中性介质中的缓蚀作用：先吸附成膜，再生成氧化性钝化膜。再生成氧化性钝化膜。l吸附膜的结构为，吸附膜的结构为，FeOO2FeOOOHCrFeHOCr223272428l铬酸盐（铬酸盐（CrO42-）在金属表面上形成的钝化膜）在金属表面上形成的钝化膜结构为，结构为，l CrO42- 首先吸附在首先吸附在Fe表面的阳极区，从阳表面的阳极区
14、，从阳极溶解下来的极溶解下来的Fe2被被CrO42- 或溶解氧氧化为或溶解氧氧化为lFe2O3 ,而而CrO42- 被还原为被还原为Cr2O3，其结果，其结果在在Fe表面上形成表面上形成Fe2O3和和Cr2O3混合层，混合层，l使电势正移。由于膜层的形成，膜层又极为致使电势正移。由于膜层的形成，膜层又极为致密，强烈地抑制金属铁的腐蚀。密，强烈地抑制金属铁的腐蚀。3232OCrOFel亚硝酸盐的缓蚀作用亚硝酸盐的缓蚀作用l 亚硝酸钠（亚硝酸钠（NaNO2）作为金属缓蚀剂，对钢铁的保）作为金属缓蚀剂，对钢铁的保护性能相当优异，应用于抗大气腐蚀、水质处理和金属护性能相当优异，应用于抗大气腐蚀、水质处
15、理和金属切削液的冷却液中。切削液的冷却液中。lNO2-离子的去极化作用和离子的去极化作用和Fe自钝化作用：自钝化作用：l生成生成Fe3O4膜膜OHOHNHOFeNOOHFeOHHOHeHOHOFeOHFeOHNHeHNO24432222432242623)(92226663)(9268总反应：l生成生成Fe2O3膜膜OHOHNHOFeNOOHFeOHHOHeHOFeOHOHFeeHOHOFeOHFeOHNHeHNO233)(6222223)(24442)(6268243222232222322242总反应：lNH4+离子被溶液中的氧氧化为离子被溶液中的氧氧化为NO2-：l 吸附在金属表面的吸附
16、在金属表面的NO2相当于一种催化相当于一种催化剂，使溶解氧把铁氧化，而本身在此过程中再剂，使溶解氧把铁氧化，而本身在此过程中再生。因此溶解氧能显著提高生。因此溶解氧能显著提高NaNO2的保护性。的保护性。HNOOOHNH6212224l（2）沉淀型缓蚀剂）沉淀型缓蚀剂l 沉淀型缓蚀剂是非氧化性物质。它们的作用在于沉淀型缓蚀剂是非氧化性物质。它们的作用在于能和金属表面阳极部分溶解下来的金属离子生成难溶能和金属表面阳极部分溶解下来的金属离子生成难溶性化合物，沉淀在阳极反应区，或者修复氧化膜的破性化合物，沉淀在阳极反应区，或者修复氧化膜的破损处，从而抑制阳极反应。损处，从而抑制阳极反应。l 沉淀膜的
17、形成沉淀膜的形成l）水中离子型沉淀膜）水中离子型沉淀膜l 缓蚀剂离子与水中离子相互作用，而沉淀在金属缓蚀剂离子与水中离子相互作用，而沉淀在金属表面形成的沉淀膜。表面形成的沉淀膜。l如硅酸盐缓蚀剂的成膜：如硅酸盐缓蚀剂的成膜：3223CaSiOCaSiOl）金属离子型沉淀膜）金属离子型沉淀膜l 缓蚀剂的离子或分子与金属腐蚀时产生的缓蚀剂的离子或分子与金属腐蚀时产生的阳离子共沉淀而形成的沉淀膜。阳离子共沉淀而形成的沉淀膜。l 如磷酸盐缓蚀剂的阴离子与腐蚀产物的阳如磷酸盐缓蚀剂的阴离子与腐蚀产物的阳离子共沉淀：离子共沉淀：l 又如苯并三唑（又如苯并三唑（BTA)缓蚀剂分子与腐蚀缓蚀剂分子与腐蚀产物的
18、阳离子共沉淀：产物的阳离子共沉淀：42334POFeFePOl 沉淀膜的缓蚀作用沉淀膜的缓蚀作用l）沉淀膜是一些难溶性盐类或氢氧化物，因）沉淀膜是一些难溶性盐类或氢氧化物，因l 而膜的电阻大，使电阻极化增大，抑制了而膜的电阻大，使电阻极化增大，抑制了l 电化学腐蚀的进行；电化学腐蚀的进行；l）沉淀膜的机械作用。腐蚀介质难与金属表）沉淀膜的机械作用。腐蚀介质难与金属表l 面接触；增加介质中离子或溶解氧的扩散面接触；增加介质中离子或溶解氧的扩散l 阻力，引起浓差极化；阻力，引起浓差极化；l2 阴极型缓蚀剂作用机理阴极型缓蚀剂作用机理l 阴极型缓蚀剂在金属表面形成沉淀膜，覆阴极型缓蚀剂在金属表面形成
19、沉淀膜，覆盖阴极表面，阻碍氧的扩散或提高氧或盖阴极表面，阻碍氧的扩散或提高氧或H还还原反应的过电势，使腐蚀速度减小。原反应的过电势，使腐蚀速度减小。l（1）缓蚀剂的阳离子向腐蚀微电池的阴极迁移，与）缓蚀剂的阳离子向腐蚀微电池的阴极迁移，与阴极产生的阴极产生的OH离子反应，形成氢化物或碳酸盐沉离子反应，形成氢化物或碳酸盐沉淀膜，阻碍氧向阴极扩散，提高阴极过电势，从而淀膜，阻碍氧向阴极扩散，提高阴极过电势，从而降低腐蚀速度。降低腐蚀速度。l如如ZnSO4、Ca(HCO3)2缓蚀剂：缓蚀剂：l（2）缓蚀剂与水中某些阳离子作用，生成大的胶体）缓蚀剂与水中某些阳离子作用，生成大的胶体阳离子，然后向阴极表
20、面迁移，在阴极处放电形成阳离子，然后向阴极表面迁移，在阴极处放电形成保护膜。如聚磷酸钠。保护膜。如聚磷酸钠。OHHCOCaCOOHHCOCa23323)(l聚磷酸盐的缓蚀作用聚磷酸盐的缓蚀作用l 三聚或六聚磷酸盐常作为循环冷却水、锅炉水的三聚或六聚磷酸盐常作为循环冷却水、锅炉水的缓蚀剂。当溶液中含有缓蚀剂。当溶液中含有Ca2+、Zn2+离子时，可形成大离子时，可形成大的带正电荷的胶体粒子的带正电荷的胶体粒子l如如 ，它在阴极上还原后能抑制阴，它在阴极上还原后能抑制阴极反应。极反应。l六偏磷酸钠：六偏磷酸钠：l 作为阴极过程的去极化剂，它改变氧在作为阴极过程的去极化剂，它改变氧在Fe阴极上阴极上
21、的还原电势，使氧的离子化电势减小；的还原电势，使氧的离子化电势减小；l 作为阴极过程的抑制剂，具有增加阴极极化的能作为阴极过程的抑制剂，具有增加阴极极化的能力，使氧的极限扩散电流减小；力，使氧的极限扩散电流减小；l 六偏磷酸钠对六偏磷酸钠对Fe的腐蚀过程是去极化剂还是抑制的腐蚀过程是去极化剂还是抑制剂要视总的金属腐蚀电势而定。剂要视总的金属腐蚀电势而定。nnOCaPNa)(1865l8羟基喹啉的缓蚀作用羟基喹啉的缓蚀作用l 常用于抑制碱性溶液中常用于抑制碱性溶液中Al的腐蚀。的腐蚀。l 它的缓蚀作用是通过鳌合作用生成沉淀膜它的缓蚀作用是通过鳌合作用生成沉淀膜来抑制腐蚀的阴、阳极过程，被成为混合
22、抑制来抑制腐蚀的阴、阳极过程，被成为混合抑制型缓蚀剂。型缓蚀剂。l苯并三唑（苯并三唑（BTA）的缓蚀作用）的缓蚀作用l BTA是铜和铜合金的缓蚀剂和防变色剂。是铜和铜合金的缓蚀剂和防变色剂。在水溶液中显弱酸性。在水溶液中显弱酸性。l BTA与与Cu2+离子以强配位键结合成聚合态离子以强配位键结合成聚合态分子。生成的覆盖膜不溶于水、甲醇、苯、三分子。生成的覆盖膜不溶于水、甲醇、苯、三氯乙烯等溶剂。隔离各种腐蚀介质，具有抑制氯乙烯等溶剂。隔离各种腐蚀介质，具有抑制阴、阳极腐蚀过程的能力，是抑制有效的缓蚀阴、阳极腐蚀过程的能力，是抑制有效的缓蚀剂。剂。l（3）缓蚀剂中阳离子在腐蚀微电池的阴极区）缓蚀
23、剂中阳离子在腐蚀微电池的阴极区放电，析出的金属能提高氢过电势，从而阻止放电，析出的金属能提高氢过电势，从而阻止阴极还原过程。阴极还原过程。l 如砷盐在硫酸溶液中还原如砷盐在硫酸溶液中还原As的金属覆盖层，增加的金属覆盖层，增加析氢过电势，从而减小腐蚀速度。析氢过电势，从而减小腐蚀速度。l如图如图117l3 吸附型缓蚀剂作用机理吸附型缓蚀剂作用机理l 吸附型缓蚀剂大多为有机化合物，通过吸吸附型缓蚀剂大多为有机化合物，通过吸附在金属表面而起缓蚀作用。吸附型缓蚀剂中附在金属表面而起缓蚀作用。吸附型缓蚀剂中含有含有N、O、S、P极性基团或不饱和键中的极性基团或不饱和键中的l键与金属的亲合力强，键与金属
24、的亲合力强，l 而非极性基团疏水、亲油，定向地吸附在而非极性基团疏水、亲油，定向地吸附在金属表面，通过金属表面，通过“二次化学作用二次化学作用”形成保护性形成保护性吸附膜，阻滞腐蚀的阴、阳极过程，从而减小吸附膜，阻滞腐蚀的阴、阳极过程，从而减小金属的腐蚀速度。金属的腐蚀速度。l 吸附过程是吸附型缓蚀剂起作用的必要条吸附过程是吸附型缓蚀剂起作用的必要条件，但有吸附能力物质并不一定能作为缓蚀剂。件，但有吸附能力物质并不一定能作为缓蚀剂。必须通过必须通过“二次化学作用二次化学作用”能生成保护性吸附能生成保护性吸附膜，阻滞阴极析氢过程或阻挡腐蚀介质腐蚀金膜，阻滞阴极析氢过程或阻挡腐蚀介质腐蚀金属而作为
25、酸性溶液的吸附型缓蚀剂。属而作为酸性溶液的吸附型缓蚀剂。l（1）物理吸附）物理吸附l 有机胺、硫醇类等在酸性溶液中对铁有显著的缓有机胺、硫醇类等在酸性溶液中对铁有显著的缓蚀效果。它们在酸性溶液中生成带正电荷的离子：蚀效果。它们在酸性溶液中生成带正电荷的离子：l 正离子吸附于金属表面的阴极区，阻止正离子吸附于金属表面的阴极区，阻止H+向金属向金属表面接近，抑制表面接近，抑制H的还原反应，吸附的正离子在阴极的还原反应，吸附的正离子在阴极上致密性越好，缓蚀效果越好。上致密性越好，缓蚀效果越好。l（2）化学吸附）化学吸附l 有机缓蚀剂以中性分子的形式被吸附在金属表面。有机缓蚀剂以中性分子的形式被吸附在
26、金属表面。主要以配位键的形式进行吸附。主要以配位键的形式进行吸附。243(RSHHRSHRNRHNR：烷基、芳基、氢）l4 油溶性缓蚀剂作用机理油溶性缓蚀剂作用机理l（1）作用机理）作用机理l 油溶性缓蚀剂（表面活性剂）的分子具有油溶性缓蚀剂（表面活性剂）的分子具有极性极性“头头”（亲金属、水）和非极性（亲金属、水）和非极性“尾尾”（亲油、疏水），在金属（亲油、疏水），在金属/溶液界面上发生定溶液界面上发生定向吸附，而形成的吸附层阻挡腐蚀介质于金属向吸附，而形成的吸附层阻挡腐蚀介质于金属的接触，从而起到缓蚀作用。的接触，从而起到缓蚀作用。（2）防锈油）防锈油l 防锈油是添加油溶性缓蚀剂的矿物油
27、。防锈油是添加油溶性缓蚀剂的矿物油。l 单独使用矿物油不能有效保护金属，其原因有：单独使用矿物油不能有效保护金属，其原因有：l 分子大多为非极性分子，在金属表面吸附分子大多为非极性分子，在金属表面吸附l 不牢固；不牢固；l 水分子在矿物油中透过度大；水分子在矿物油中透过度大；l 氧在矿物油中溶解度比在水中大；氧在矿物油中溶解度比在水中大；l 矿物油膜的稳定性不高，局部氧化成游离酸，矿物油膜的稳定性不高，局部氧化成游离酸，l 引起金属锈蚀。引起金属锈蚀。l（3）常用油溶性缓蚀剂：）常用油溶性缓蚀剂：l 石油磺酸钡石油磺酸钡l 分子式分子式 （RSO3）2Ba R 为烃基（长链烷基或芳香为烃基（长
28、链烷基或芳香l 烃基）烃基）l 适用于黑色金属的缓蚀。适用于黑色金属的缓蚀。l 二壬基萘磺酸钡二壬基萘磺酸钡l 优良的多用途防锈添加剂，油溶性好。用于润滑优良的多用途防锈添加剂，油溶性好。用于润滑l 油、内燃机油、专用锭子油，具有好的防锈效果。油、内燃机油、专用锭子油，具有好的防锈效果。l5 气相缓蚀剂作用机理气相缓蚀剂作用机理（1） 作用机理作用机理l 气相缓蚀剂通过挥发成为气体，经扩散到达金属表气相缓蚀剂通过挥发成为气体，经扩散到达金属表面，当达到足够浓度时经水解形成吸附膜而保护金属。面，当达到足够浓度时经水解形成吸附膜而保护金属。（2） 扩散过程扩散过程l依据缓蚀剂分子结构不同有两种情况
29、：依据缓蚀剂分子结构不同有两种情况：l 以挥发基团扩散而到达金属表面以挥发基团扩散而到达金属表面l 缓蚀剂分子遇到潮气，水解或离解出具有保护性作用缓蚀剂分子遇到潮气，水解或离解出具有保护性作用l的、又能挥发的基团，这些基团通过挥发、扩散到达金属的、又能挥发的基团，这些基团通过挥发、扩散到达金属表面。当达到一定的浓度可抑制金属腐蚀。表面。当达到一定的浓度可抑制金属腐蚀。l 以整体挥发性分子扩散而到达金属表面以整体挥发性分子扩散而到达金属表面l 缓蚀剂整体分子挥发、扩散到达金属表面，在金属表缓蚀剂整体分子挥发、扩散到达金属表面，在金属表l面上发生水解和离解，形成保护性基团而抑制金属腐蚀。面上发生水
30、解和离解，形成保护性基团而抑制金属腐蚀。（3）气相防锈材料）气相防锈材料l 以气相缓蚀剂为基础，使用和不使用载体，以气相缓蚀剂为基础，使用和不使用载体，可制备各种多样的防锈材料：可制备各种多样的防锈材料：l 气相缓蚀剂（粉末或结晶体）；气相缓蚀剂（粉末或结晶体）；l 气相防锈纸；气相防锈纸；l 气相防锈油（液）；气相防锈油（液）；l 气相防锈塑料薄膜；气相防锈塑料薄膜；l（4）常用的气相缓蚀剂）常用的气相缓蚀剂l 亚硝酸二环已胺亚硝酸二环已胺l 以整体分子挥发、扩散到金属表面，当湿气凝聚时，以整体分子挥发、扩散到金属表面，当湿气凝聚时，在金属表面上发生水解生成二环已胺阳离子，在金属表面在金属表
31、面上发生水解生成二环已胺阳离子，在金属表面的阴极区形成吸附型膜抑制金属腐蚀，同时，离解出的的阴极区形成吸附型膜抑制金属腐蚀，同时，离解出的NO2 离子又可使阳极钝化，从而使金属得到保护。离子又可使阳极钝化，从而使金属得到保护。l 适用于钢上发蓝、氮化、磷化等膜层的长期防锈；适用于钢上发蓝、氮化、磷化等膜层的长期防锈；l对对CuZn、Cd镀层、热镀锌有侵蚀作用；镀层、热镀锌有侵蚀作用；l对对Sn镀层、镀层、PbSn合金镀层有一定的侵蚀作用；合金镀层有一定的侵蚀作用；l 碳酸环已胺碳酸环已胺l 碳酸环已胺分解为环已胺和二氧化碳，环已胺经过挥碳酸环已胺分解为环已胺和二氧化碳，环已胺经过挥发、扩散到金
32、属表面，当达到一定的浓度后形成吸附型膜，发、扩散到金属表面，当达到一定的浓度后形成吸附型膜，抑制金属腐蚀。抑制金属腐蚀。 l 适用于适用于Fe、Al、Zn、Cd、及、及Fe上镀上镀Cr层、镀层、镀Sn层；层；l 对黄铜、铜、镁有侵蚀作用；对黄铜、铜、镁有侵蚀作用；l 磷酸氢二铵磷酸氢二铵 l 分解为氨和磷酸。分解为氨和磷酸。l（5）研制、选用气相缓蚀剂的要求）研制、选用气相缓蚀剂的要求l 气相缓蚀剂应具有一定的蒸气压气相缓蚀剂应具有一定的蒸气压l 蒸气压太高，消耗太快，不利于产品的长期封存；蒸气压太高，消耗太快，不利于产品的长期封存；l 蒸气压太低，需要较长时间才能使气相缓蚀剂在空蒸气压太低，
33、需要较长时间才能使气相缓蚀剂在空l 间达到保护浓度，在开始时间有可能生锈。间达到保护浓度，在开始时间有可能生锈。l 气相缓蚀剂应能分离出具有缓蚀能力的基团气相缓蚀剂应能分离出具有缓蚀能力的基团l 能分离出具有如能分离出具有如NO2、CrO42、OH、l PO43、及、及N、O、P的有机阳离子或含有硝基、羧的有机阳离子或含有硝基、羧 基、基、胺基有机物。胺基有机物。l四四 缓蚀剂的选用和应用缓蚀剂的选用和应用l1 缓蚀剂有明显的选择性。缓蚀剂有明显的选择性。l 根据金属和介质选用合适的缓蚀剂，不同的金属，根据金属和介质选用合适的缓蚀剂，不同的金属， 适用的缓蚀剂不同。适用的缓蚀剂不同。l2 腐蚀
34、介质不同，选用的缓蚀剂不同。腐蚀介质不同，选用的缓蚀剂不同。l 一般来说，中性水介质中采用无机缓蚀剂，以氧一般来说，中性水介质中采用无机缓蚀剂，以氧化型和沉淀型为主；化型和沉淀型为主；l 酸性介质中常采用有机缓蚀剂，以吸附型为主；酸性介质中常采用有机缓蚀剂，以吸附型为主；l 油类介质中选用油溶性吸附型缓蚀剂；油类介质中选用油溶性吸附型缓蚀剂；l 气相缓蚀剂应具有一定的蒸气压和密封环境；气相缓蚀剂应具有一定的蒸气压和密封环境；l3 缓蚀剂的用量要合适。缓蚀剂的用量要合适。l 缓蚀剂的用量过多，缓蚀成本高、可能改变介质缓蚀剂的用量过多，缓蚀成本高、可能改变介质l 性性 质、缓蚀效果不一定好；质、缓
35、蚀效果不一定好； l 缓蚀剂的用量太少，达不到缓蚀作用，对于阳极缓蚀剂的用量太少，达不到缓蚀作用，对于阳极l 型缓蚀剂由于用量少而加速金属腐蚀；型缓蚀剂由于用量少而加速金属腐蚀；l4 多种缓蚀物质复配使用（多功能缓蚀剂），多种缓蚀物质复配使用（多功能缓蚀剂），l 缓蚀效果可能优于单一缓蚀剂。缓蚀效果可能优于单一缓蚀剂。l5 选用缓蚀剂除防腐蚀目的外，综合考虑工业选用缓蚀剂除防腐蚀目的外，综合考虑工业l 系统运行效果和环境保护。系统运行效果和环境保护。l电化学保护：电化学保护：l 采用改变界面电势来达到抑制金属腐蚀的采用改变界面电势来达到抑制金属腐蚀的一种技术。一种技术。l 或者说，通过施加外加
36、电动势将被保护金或者说，通过施加外加电动势将被保护金属的电势移向免蚀区或钝化区，以减小或防止属的电势移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。金属腐蚀的方法。电化学保护包括：阴极保护和阳极保护。电化学保护包括：阴极保护和阳极保护。 l1 阴极保护阴极保护l 将被保护金属作为阴极，进行外加阴极极化以降将被保护金属作为阴极，进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。低或防止金属腐蚀的方法。l 外加电流法外加电流法l 将被保护金属或设备与直流电源的负极相连，使将被保护金属或设备与直流电源的负极相连，使之成为阴极，阳极为一个不溶性的辅助阳极，利用外之成为阴极，阳极为一个不溶性的辅助阳极，利用外
37、加阴极电流进行阴极极化。加阴极电流进行阴极极化。l 牺牲阳极法牺牲阳极法l 在被保护金属或设备上联接一个电势更负的金属在被保护金属或设备上联接一个电势更负的金属或合金，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进或合金，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。行阴极极化。l2 阳极保护阳极保护l 将被保护的金属或设备与直流电源的正极将被保护的金属或设备与直流电源的正极相连，在腐蚀介质中使其阳极极化到稳定的钝相连，在腐蚀介质中使其阳极极化到稳定的钝化区，使被保护金属或设备的腐蚀速度降到最化区，使被保护金属或设备的腐蚀速度降到最小。小。l电化学保护的应用范围电化学保护的应用范围l1 阴极保护阴
38、极保护l 船舶，地下管道，地下金属结构，海水或淡水腐船舶，地下管道，地下金属结构，海水或淡水腐蚀设备，化工设备如列管式热交换器、污水处理设备、蚀设备，化工设备如列管式热交换器、污水处理设备、造纸设备、制盐蒸化器、碱液蒸化塔、碳化塔等。造纸设备、制盐蒸化器、碱液蒸化塔、碳化塔等。l2 阳极保护阳极保护l 特别适用于氧化性较强介质中的易钝化金属或设特别适用于氧化性较强介质中的易钝化金属或设备防腐。备防腐。l一一 阴极保护阴极保护l1 阴极保护原理阴极保护原理l（1）以）以FeH2O体系的电势体系的电势pH图说明外加图说明外加l 电流阴极保护原理；电流阴极保护原理；l（2）以腐蚀极化图解释外加电流阴
39、极保护原）以腐蚀极化图解释外加电流阴极保护原l 理；理；l2 阴极保护的基本参数阴极保护的基本参数l（1）最小保护电势（位）最小保护电势（位）l 用阴极保护法使金属得到完全保护时，金用阴极保护法使金属得到完全保护时，金属必须达到的电势。它是阴极保护时控制电势属必须达到的电势。它是阴极保护时控制电势的主要依据。的主要依据。l 从理论上讲，当被保护金属阴极极化到腐从理论上讲，当被保护金属阴极极化到腐蚀微电池的微阳极平衡电势蚀微电池的微阳极平衡电势 时，得到完时，得到完全保护。因此，全保护。因此， 为阴极保护最小保护电势。为阴极保护最小保护电势。A,0A,0l最小保护电势的测定：最小保护电势的测定：
40、l 极化曲线外推法极化曲线外推法l 恒电势失重法恒电势失重法 l测定不同保护电势下的保护效率测定不同保护电势下的保护效率l式中式中 为试样保护前，后的腐蚀速度。为试样保护前，后的腐蚀速度。l应该说，最小保护电势时保护效率为应该说，最小保护电势时保护效率为100，但，但实际上只是把保护效率最高时的电势作为最小保实际上只是把保护效率最高时的电势作为最小保护电势。护电势。前后前100vvv后前，vv（2）最小保护电流密度）最小保护电流密度l 使金属得到完全保护所需要的最小电流密度，也使金属得到完全保护所需要的最小电流密度，也就是在最小保护电势时的电流密度。就是在最小保护电势时的电流密度。l最小电流密
41、度的测定：最小电流密度的测定：l 极化曲线法极化曲线法l 恒电流失重法恒电流失重法l 测得保护效率最高的电流密度。测得保护效率最高的电流密度。l 最小保护电流密度的数值变化较大，与被保护金属最小保护电流密度的数值变化较大，与被保护金属的种类、腐蚀介质的温度、流速、保护体系中电路的的种类、腐蚀介质的温度、流速、保护体系中电路的总电阻、阳极形状、大小等因素有关。总电阻、阳极形状、大小等因素有关。（3）析氢电势）析氢电势l 阴极保护电势并不是越低越好，超过规定阴极保护电势并不是越低越好，超过规定l 范围，除浪费电能外还产生析氢。析氢会引起范围，除浪费电能外还产生析氢。析氢会引起l 材料的氢脆破坏，在
42、联合保护时还会破坏涂层。材料的氢脆破坏，在联合保护时还会破坏涂层。（4）实际保护电势和保护电流密度）实际保护电势和保护电流密度l 根据在实验室测定的以上三个参数，在实根据在实验室测定的以上三个参数，在实l 际进行阴极保护时，须综合考虑各因素的影响际进行阴极保护时，须综合考虑各因素的影响l 效果，选择最佳的保护电势和电流密度。效果，选择最佳的保护电势和电流密度。l举例：根据碳钢在联碱盐析结晶生成液中阴极举例：根据碳钢在联碱盐析结晶生成液中阴极保护条件试验结果，试确定阴极保护电势并说保护条件试验结果，试确定阴极保护电势并说明理由。明理由。l阴极保护条件试验结果阴极保护条件试验结果保护电势保护电势电
43、流密度电流密度保护效率保护效率析氢情况析氢情况（mV, SCE）（A/m2）（）（）9000.3060不析氢不析氢10001.2792不析氢不析氢11001397.3析氢析氢l3 阴极保护适用的范围阴极保护适用的范围（1）材料的适应性）材料的适应性l 碳钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金，铅都碳钢、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金，铅都可采用阴极保护。可采用阴极保护。l易钝化金属一般不宜采用阴极保护，其原因：易钝化金属一般不宜采用阴极保护，其原因：l 易钝化金属的阳极极化率很高，使得阴极保护效率易钝化金属的阳极极化率很高，使得阴极保护效率l 较低；较低；l 阴极保护易破坏钝化膜而加速金属溶解；阴
44、极保护易破坏钝化膜而加速金属溶解；l（2）介质的适应性）介质的适应性l 对液层极薄的大气腐蚀不宜用阴极保护。因为阴对液层极薄的大气腐蚀不宜用阴极保护。因为阴极保护的介质必须是连续的电解质溶液，液层较薄时，极保护的介质必须是连续的电解质溶液，液层较薄时，只能得到部分保护；液层极薄的大气腐蚀则不能采用只能得到部分保护；液层极薄的大气腐蚀则不能采用阴极保护。阴极保护。l 腐蚀性太强的导电介质不宜采用阴极保护。因为腐蚀性太强的导电介质不宜采用阴极保护。因为所需的保护电流非常大。所需的保护电流非常大。l 阴极保护一般适用于中性盐溶液、土壤、海水、阴极保护一般适用于中性盐溶液、土壤、海水、河水、碱溶液、弱
45、酸性溶液或有机酸介质中。河水、碱溶液、弱酸性溶液或有机酸介质中。l（3）被保护设备结构的适应性）被保护设备结构的适应性l 由于阴极保护的分散能力差，对于结构太复杂的由于阴极保护的分散能力差，对于结构太复杂的设备不宜采用阴极保护。设备不宜采用阴极保护。l4 外加电流阴极保护系统外加电流阴极保护系统l（1）辅助阳极材料）辅助阳极材料l辅助阳极材料的选用原则：辅助阳极材料的选用原则：l 有良好的导电性能，排流量大，在高电流密度下极有良好的导电性能，排流量大，在高电流密度下极l 化仍较小；化仍较小；l 在所处介质中和在阳极电流密度下耐腐蚀；在所处介质中和在阳极电流密度下耐腐蚀；l 机械强度高，易加工、
46、易安装；机械强度高，易加工、易安装；l 价格低，材料易获得；价格低，材料易获得；l阳极材料按阳极腐蚀量分为：阳极材料按阳极腐蚀量分为：l 可溶性阳极；如钢。可溶性阳极；如钢。l 难溶性阳极；如高硅铸铁、石墨、铅银合金。难溶性阳极；如高硅铸铁、石墨、铅银合金。l 不溶性阳极；如铂、镀铂阳极、钌依合金；不溶性阳极；如铂、镀铂阳极、钌依合金；l（2）参比电极）参比电极l用来测量和控制金属在介质中电势的比较电极。用来测量和控制金属在介质中电势的比较电极。l常用电极：常用电极：lCu/CuSO4电极；电极；Ag/AgCl电极；电极；Hg(Hg2Cl)/KCl甘汞电极甘汞电极l（3）直流电源）直流电源l整
47、流器：硅整流器和硒整流器；整流器：硅整流器和硒整流器；l恒电位仪：可控硅恒电位仪和大功率晶体管恒电位仪：可控硅恒电位仪和大功率晶体管l 恒电位仪；恒电位仪；l（4）阳极屏）阳极屏l 阳极周围涂装的屏蔽层。阳极屏通常采用阳极周围涂装的屏蔽层。阳极屏通常采用环氧沥青或玻璃钢覆盖层，或者用聚氯乙稀、环氧沥青或玻璃钢覆盖层，或者用聚氯乙稀、聚乙烯薄板；聚乙烯薄板；l阳极屏的作用：阳极屏的作用：l 防止电流短路、扩大电流分布范围；防止电流短路、扩大电流分布范围；l 防止阳极周围被保护设备、构件出现过保护现象，防止阳极周围被保护设备、构件出现过保护现象，l 确保阴极保护效果；确保阴极保护效果；l5 外加电
48、流阴极保护的设计外加电流阴极保护的设计l实施阴极保护的步骤包括：实施阴极保护的步骤包括：l 实施阴极保护的可能性；实施阴极保护的可能性；l考虑的因素有：考虑的因素有：l 保护设备、构件的材质；生产工艺如介质保护设备、构件的材质；生产工艺如介质类型、温度、压力、流速、通气程度；类型、温度、压力、流速、通气程度；l 设备的结构形式、发生腐蚀的类型；设备的结构形式、发生腐蚀的类型；l 测定被保护体系的极化曲线测定被保护体系的极化曲线l 以确定保护电势、保护电流密度；综合考以确定保护电势、保护电流密度；综合考虑阴极保护的现实性和经济效益；虑阴极保护的现实性和经济效益；l 阴极保护设计阴极保护设计l包括
49、：直流电源的选择；包括：直流电源的选择；l 阳极材料的选择及阳极布置；阳极材料的选择及阳极布置；l 参比电极的选择和电势测量；参比电极的选择和电势测量；l（1）直流电源的选择）直流电源的选择l 输出电流输出电流l电源的输出电流：电源的输出电流：l式中式中 保护电流密度；保护电流密度；l S 阴极保护面积；阴极保护面积；l 输出电压输出电压lV阳极极化电势阴极极化电势阳极极化电势阴极极化电势l 内外电路的电压降（内外电路的电压降（IR）10Vl 输出功率输出功率l低电压、大电流的直流电源为好。低电压、大电流的直流电源为好。SiI25.1iVIWl（2）阳极的选择和布置）阳极的选择和布置l 阳极材
50、料要根据腐蚀试验、现场使用情况确定。阳极材料要根据腐蚀试验、现场使用情况确定。l 阳极的材质、数量及形状尺寸阳极的材质、数量及形状尺寸li）阳极的总有效表面面积）阳极的总有效表面面积l式中式中 阳极总有效表面积阳极总有效表面积(m2)；l I 最大保护电流最大保护电流(A)；l 阳极的工作电流密度（阳极的工作电流密度（A/m2）；）；AAiISASAilii）计算单个阳极的有效表面积）计算单个阳极的有效表面积liii）确定阳极的有效直径或有效长度）确定阳极的有效直径或有效长度l圆形阳极的有效直径：圆形阳极的有效直径： nInSSAAASd4l圆柱形阳极的有效直径：圆柱形阳极的有效直径：l长条形
