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你对缓蚀剂——了解多少?

发布时间:2021-10-12 11:42:02浏览次数:
  金属腐蚀简介。
 
  所谓金属腐蚀,是指在环境中的湿度、高盐度、微生物等各种不利条件下,金属或合金的物理化学性质发生变化,金属材料的强度、塑性和韧性受到破坏的现象。金属腐蚀总是给我们生活中的各种生产设备、生活设施和电子产品带来极大的破坏。根据世界腐蚀组织(WCO)的统计,每年金属腐蚀造成的经济损失约占各国GDP的5%。因此,抑制或减轻金属的腐蚀以延长其寿命对经济建设具有重要意义。
 
  为了抑制金属腐蚀,研究人员进行了不懈的探索,通过不断的研究,大致总结出三种有效的防腐技术:一是表面涂层处理,二是材料合金化处理,三是电化学防护。本文重点介绍第一种技术,不同类型的缓蚀剂通过吸附成膜、沉淀成膜、氧化成膜和金属络合作用在金属或合金表面形成保护膜,从而保护内部金属。
 
  第二,缓蚀剂的概念。
 
  缓蚀剂:以适当的浓度和形式存在于金属表面,能防止或减缓材料腐蚀的化学物质或化合物。其用量虽小(0.1% ~ 1%),但效果显著。和家里用的樟脑丸类似,通过升华慢慢释放到空气中,起到抑制细菌和微生物生存的作用。
 
  三.缓蚀剂的类型。
 
  无机缓蚀剂
 
  1.氢氧化钙。
 
  氢氧化钙俗称“熟石灰”,是生活中非常常见的无机缓蚀剂,对碳钢具有优异的缓蚀效果。通过对氢氧化钙缓蚀剂的静态和动态测试,研究人员发现其缓蚀效率可达57.46%。
 
  2.铬酸盐。
 
  铬酸盐是一种早期缓蚀剂,是典型的钝化膜缓蚀剂。所谓钝化膜,是指在一定条件下,在金属材料表面形成非常薄的保护层,已经达到阻碍腐蚀的状态。铬酸钠(Na2CrO4 4H2O)和重铬酸钾(K2Cr2O7)是人们研究过的铬酸盐家族的两个变种。对钢、铜、锌、铝及其合金,特别是碳钢有很好的缓蚀作用,腐蚀速率降低到每年0.025毫米以下。
 
  3.硅酸盐
 
  硅酸钠(xNa2O  ySiO2),俗称“水玻璃”,也是生活中常见的金属缓蚀剂,主要用于清洗金属表面,可与多聚磷酸盐、有机膦酸盐、钼酸盐联用。
 
  4.钼酸盐。
 
  钼酸盐是两大类重要的无机功能材料之一,属于阳极钝化缓蚀剂。钢铁表面缓蚀的机理是MoO42-和Fe2先形成非保护性络合物,然后Fe2氧化成Fe3,再将Fe2-MoO42-络合物转化为不溶于碱性或中性水溶液的钼酸铁,最后钢铁表面被钼酸铁覆盖形成稳定的保护膜。5.碳酸钠
 
  碳酸钠在生活中随处可见,也是一种优良的金属腐蚀缓蚀剂。研究人员研究了碳酸钠对镁合金的缓蚀作用,发现在5g/L碳酸钠浓度下,镁合金的缓蚀效率可达76.8%。
 
  有机缓蚀剂
 
  1.苯并三唑。
 
  苯并三氮唑,江湖人称之为“BTA”,是一种超级缓蚀剂,是市场上最常见、使用最广泛的缓蚀剂,是目前已知的几种缓蚀剂中的“龙头老大”。可有效用于铜制品和铜合金的防腐,添加30mg/kg可达到理想的缓蚀效果。
 
  2.氨基酸。
 
  氨基酸是构成人体营养所需蛋白质的基本物质。研究人员对20种氨基酸做了大量研究,发现甘氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸都是很好的金属防腐剂。L-半胱氨酸的添加量为30mol/L时,在浓碱环境下对AA5052铝合金具有优异的缓蚀效果.
 
  3.二羧酸。
 
  二羧酸类化合物分子中含有两个羧基(-COOH),容易与金属表面或金属离子吸附形成络合物,从而达到缓蚀作用。研究人员研究了三种常见二羧酸的缓蚀作用:琥珀酸、己二酸和癸二酸。铝合金在碱性溶液中的最佳缓蚀率分别达到80.1%、88.2%和85.7%。
 
  4.魔芋葡甘聚糖
 
  魔芋葡甘聚糖是一种天然的大分子可溶性膳食纤维,是所有膳食纤维中的优秀产品。它不含热量,具有饱腹感,能减少和延缓葡萄糖的吸收,抑制脂肪酸的合成,具有优异的降脂减肥效果。添加200ppm,缓蚀率可达94%。
 
  5.羽扇豆
 
  著名儿歌《鲁冰花》中提到的陆花冰学名为卢平,是一种天然草本植物。研究人员对其种子提取物的缓蚀作用进行了研究,发现羽扇豆种子提取物在2M  NaOH电解质中的缓蚀效率达到62%。
 
  复合缓蚀剂
 
  对人事物的探索,总要经历一个从简单到复杂、从肤浅到深入、从单一到全面的过程。金属防腐的探索也遵循这一规律。随着研究的深入,研究者发现单一添加剂很难在保持金属表面性能基本不受影响的情况下满足高缓蚀效率的要求。于是人们开始关注二元添加剂甚至三元添加剂的复合效果。
 
  氧化锌聚乙二醇二酸:有机和无机物质之间的配位模型。丹尼格尔曼研究了基于聚乙二醇二酸和氧化锌的复合缓蚀剂的缓蚀性能。取得了将铝合金腐蚀速率降低一个数量级以上的优异效果。锡酸钠酪蛋白:传统防腐抑制剂锡酸钠与生物蛋白的结合取得了良好的效果。聂于娟等人[31]提出了Na2SnO3和酪蛋白的复合缓蚀剂,以减轻铝阳极在碱性溶液中的腐蚀。在含0.05M  Na2SnO3和0.6gL-1酪蛋白的4mol/L  NaOH溶液中,析氢速率降低了约一个数量级。
 
  稀土离子:稀土离子对金属腐蚀有很强的作用,与氨基酸的结合可谓“绝配”。王大鹏研究了在4mol/L氢氧化钠电解液中,L-半胱氨酸和硝酸铈对铝阳极的缓蚀作用。结果表明,两种添加剂之间存在协同作用,分子中的氨基、羧基、巯基等极性基团可以很好地吸附在铝阳极表面,从而达到抑制腐蚀的效果。
 
  氧化钙L-天冬氨酸是无机物与氨基酸结合的又一成功案例。康研究了氧化钙-L-天冬氨酸复合防腐剂的缓蚀作用,并在4mol/L  NaOH碱性溶液中使用了AA5052铝合金。结果表明,10 mmol/L  CaO和4 mmol/L  ASP的复合添加剂大大改善了铝合金表面的析氢和自腐蚀,对其化学性能影响不大。
 
  羧基纤维素氧化锌:这是一种天然高分子化合物和无机物的组合。刘洁等研究了羧甲基纤维素和氧化锌复合添加剂对AA5052铝在4mol/L氢氧化钠碱性溶液中的腐蚀。实验结果表明,8g/L氧化锌10g/L羧甲基纤维素复合物的缓蚀效率最高。
 
  四.摘要
 
  今天,人类的生活离不开金属制品,未来,对金属制品的需求只会增加。因此,金属防腐对社会经济发展乃至人类技术进步都具有重要意义。我们抑制金属腐蚀的努力也在进行中。