《腐蚀电化学原理 方法及应用 教学课件 ppt 作者 王凤平 康万利 敬和民 等编著第11章 缓蚀剂》由会员分享,可在线阅读,更多相关《腐蚀电化学原理 方法及应用 教学课件 ppt 作者 王凤平 康万利 敬和民 等编著第11章 缓蚀剂(49页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、现象 行为 机理 本质 规律性 影响因素 研究方法 ,有效控制腐蚀,第9章 缓蚀剂,(1)合理选材; (2)合理防腐设计; (3)电化学保护(阴极保护、阳极保护); (4)介质环境处理; (5)缓蚀剂; (6)表面处理; (7)表面涂覆和衬里。,最常用的材料保护技术,第11章 缓蚀剂 Inhibitor,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1 概述,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1.1缓蚀剂的定义 缓蚀剂的定义 缓蚀剂:一种以适当浓度和形式存在于环境(介质)中时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学
2、物质的混合物。,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征 (1)无机化合物 形成钝化保护膜的物质: 主要是含MeO4n-型阴离子的化合物,如K2CrO4、Na2MoO4、Na2WO4、Na3PO4、Na3VO4 以及NaNO3、 NaNO2等。,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂
3、的应用,在金属表面上产生难溶盐沉积膜的物质 ZnSO4、Na2HPO4、硅酸盐、碳酸氢盐、碱等。在阴极区产生难溶盐沉积来抑制腐蚀。,在中性含氧的水中,ZnSO4就是一个缓蚀剂。 阴极反应:O2 + H2O + 4e 4OH- 沉淀反应:Zn2+ + 2OH- Zn(OH)2 钢铁表面的沉淀膜抑制了阴极过程,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,活性阴离子 主要是Cl-、Br-、HS-、SCN-等,它们单独使用时只产生有限的缓蚀作用,主要是和其他缓蚀物
4、质配合使用,产生协同作用而获得有工业应用价值的缓蚀剂。,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,金属阳离子 它们多用于有色金属的缓蚀剂。应用较多的是Sn2+、Cu2+、Fe2+、Co2+、Pb2+、A13+和Ag+离子等。 金属阳离子用作缓蚀剂的前景值得注意。,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,2有机化合
5、物 工业中已应用的有机缓蚀剂主要是含有未配对电子元素,如O、N、S和P的化合物和各种含有极性基团的化学物质。,季胺盐,咪唑啉,RNH2 R=N HCH2O RSH,11.1概述,11.2 缓蚀剂的分类,11.1.3 缓蚀剂的技术特性,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,缓蚀剂的效果不受设备形状的影响。,向腐蚀介质中加入很少量的有机缓蚀剂就具有很好的缓蚀效果。 缓蚀剂具有协同作用,大庆油田注水井,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.1 按化学成分分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定
6、及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(1)无机缓蚀剂 磷酸盐、硅酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐、亚砷酸盐、钼酸盐等。 (2)有机缓蚀剂 含O、N、S有机化合物以及胺基、醛基类、杂环化合物、咪唑化合物等。,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.2 按作用机理分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(1)阴极型缓蚀剂 (2)阳极型缓蚀剂 (3)混合型缓蚀剂,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.2 按作用机理分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,
7、11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(1)阴极型缓蚀剂(阴极抑制型缓蚀剂),抑制阴极反应, 腐蚀电位负移,2H+ + 2e H2 增加析氢反应的阻力 可选择的阴极型缓蚀剂?,O2 +2H2O + 4e 4OH- 增加氧去极化反应的阻力 可选择的阴极型缓蚀剂?,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.2 按作用机理分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(2)阳极型缓蚀剂(阳极抑制型缓蚀剂),1.钝化剂:铬酸盐、重铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐。 2.强碱弱酸盐:硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠、苯甲酸钠等。,抑制阳极反应
8、, 腐蚀电位正移,在金属表面形成钝化膜,使金属与腐蚀介质隔离。,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.2 按作用机理分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(3)混合型缓蚀剂混合抑制型缓蚀剂),1.含N有机化合物:胺类、有机胺的亚硝酸盐等; 2.含S有机化合物:硫醇RSH、硫醚-O-S-O-、环状含硫化合物等; 3.含N+S有机化合物:硫脲CS(NH2)2及其衍生物等。,对阴、阳极过程同时起抑制作用 ,腐蚀电位变化不大,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.3 按保护膜特征分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11
9、.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(1)氧化膜型缓蚀剂(110nm) (2)沉淀膜型缓蚀剂 (10100nm) (3)吸附膜型缓蚀剂,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.4 按物理状态分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,油溶性缓蚀剂 水溶性缓蚀剂 气相缓蚀剂,11.2 缓蚀剂的分类,11.2.5 按用途分类,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,油气井缓蚀
10、剂; 冷却水缓蚀剂; 酸洗缓蚀剂; 石油化工缓蚀剂; 锅炉清洗缓蚀剂; 封存包装缓蚀剂等,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.1 缓蚀剂的电化学机理,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,通过以下作用实现: 1.提高阴极反应过电位 例如,提高析氢过电位 2.与阴极区的腐蚀产物反应形成沉淀膜 Ca(HCO3)2 + OHCaCO3+ HCO3- + H2O 3.吸收水中的溶解氧 2Na2SO3+O22Na2SO4,增大电化学腐蚀的阴极极化,阻碍阴极过程的进行,腐蚀电位负移,腐蚀速度降低。,(1)阴极型缓蚀剂,1
11、1.2 缓蚀剂的分类,思考,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,为什么ZnSO4可以做NaCl溶液中Fe的缓蚀剂?,11.2 缓蚀剂的分类,思考,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,为什么ZnSO4可以做NaCl溶液中Fe的缓蚀剂?,答案: FeFe2+ +2e (阳极区) O2 + 2H2O + 4e 4OH- (阴极区) Zn2+ + 2OH- Zn(OH)2 (阴极区) KspZn(OH)2=310-17,11
12、.2 缓蚀剂的分类,11.3.1 缓蚀剂的电化学机理,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(2)阳极型缓蚀剂,曲线1:未加缓蚀剂 曲线2:加氧化型缓蚀剂K2Cr2O7,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.1 缓蚀剂的电化学机理,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(2)混合型缓蚀剂,缓蚀剂同时抑制电极过程的阳极反应和阴极反应,含S、O、P、N等有机物在金属表面吸附,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.2 缓蚀剂的物理化学
13、机理,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(1) 氧化膜型缓蚀剂 (2)沉淀膜型缓蚀剂,薄而至密,与金属结合牢固,保护效果好 厚而多孔,与金属结合较差,保护效果不好,可能造成结垢问题,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.2 缓蚀剂的物理化学机理,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(3)吸附膜型缓蚀剂:在酸性介质中保护效果好,要求金属表面洁净,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.2 缓蚀剂的物理化学机理,11.3 缓蚀剂
14、的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(3)吸附膜比较均匀、致密,原始钢铁表面,钢铁表面形成黑色的吸附膜,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.2 缓蚀剂的物理化学机理,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,(3)吸附膜型缓蚀剂:,先物理吸附 静电吸引力和范德华引力 后化学吸附 缓蚀剂分子与金属形成了配位键 R-NH2:+ Fe RH2NFe,形成配位键的化学吸附,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.3 缓蚀剂的协同作用,11.3 缓蚀剂的作
15、用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,协同效应(协同作用):缓蚀剂复配使用效果好,(1).活性阴离子和有机物之间的协同作用 (2).中性溶液中的协同作用,11.2 缓蚀剂的分类,11.3.3 缓蚀剂作用机理总结,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 影响因素,11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用,11.1 概述,综观各种观点: 电化学理论电化学过程受到阻滞 吸附理论表面吸附(活性点) 成膜理论表面成相膜(钝化膜) 相互联系、补充, 具体分析。,缓蚀作用机理至今还没有公认的一致见解 缓蚀作用过程十分复杂,缓蚀剂及体系繁多,不同体系的缓蚀作用机理不尽相同。,11.2 缓蚀剂的分类,11.4.0 缓蚀效率定义,11.3 缓蚀剂的作用机理,11.4 缓蚀剂的测试评定及研究方法,11.6 缓蚀剂的应用