緩蝕劑 分類

分類

緩蝕劑有多種分類方法，可從不同的角度對緩蝕劑分類。

（1）根據(jù)產(chǎn)品化學成分，可分為無機緩蝕劑、有機緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑。

①無機緩蝕劑無機緩蝕劑主要包括鉻酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、聚磷酸鹽、鋅鹽等。

②有機緩蝕劑有機緩蝕劑主要包括膦酸（鹽）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木質(zhì)素等一些含氮氧化合物的雜環(huán)化合物。

③聚合物類緩蝕劑 聚合物類緩蝕劑只要包括聚乙烯類，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化學物。 （2）根據(jù)緩蝕劑對電化學腐蝕的控制部位分類，分為陽極型緩蝕劑，陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑[1]。

① 陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑多為無機強氧化劑，如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。它們的作用是在金屬表面陽極區(qū)與金屬離子作用，生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽極上形成保護膜。這樣就抑制了金屬向水中溶解。陽極反應被控制，陽極被鈍化。硅酸鹽也可歸到此類，它也是通過抑制腐蝕反應的陽極過程來達到緩蝕目的的。

陽極型緩蝕劑要求有較高的濃度，以使全部陽極都被鈍化，一旦劑量不足，將在未被鈍化的部位造成點蝕。

②陰極型緩蝕劑抑制電化學陰極反應的化學藥劑，稱為陰極型緩蝕劑。

鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽為陰極型緩蝕劑。陰極型緩蝕劑能與水中、與金屬表面的陰極區(qū)反應，其反應產(chǎn)物在陰極沉積成膜，隨著膜的增厚，陰極釋放電子的反應被阻擋。在實際應用中，由于鈣離子、碳酸根離子和氫氧根離子在水中是天然存在的，所以只需向水中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。

③混合型緩蝕劑某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機緩蝕劑，其分子中有兩種性質(zhì)相反的極性基團，能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜，它們既能在陽極成膜，也能在陰極成膜。阻止水與水中溶解氧向金屬表面的擴散，起了緩蝕作用，巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等屬于此類緩蝕劑。

（3）根據(jù)生成保護膜的類型分類

除了中和性能的水處理劑，大部分水處理用的緩蝕劑的緩蝕機理是在與水接觸的金屬表面形成一層將金屬和水隔離的金屬保護膜，以達到緩蝕目的。根據(jù)緩蝕劑形成的保護膜的類型，緩蝕劑可分為氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型緩蝕劑。

①氧化膜型緩蝕劑鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽等均被看作氧化膜型緩蝕劑。鉻酸鹽和亞硝酸鹽都是強氧化劑，無需水中溶解氧的幫助即能與金屬反應，在金屬表面陽極區(qū)形成一層致密的氧化膜。其余的幾種，或因本身氧化能力弱，或因本身并非氧化劑，都需要氧的幫助才能在金屬表面形成氧化膜。由于這些氧化膜型緩蝕劑是通過阻抑腐蝕反應的陽極過程來達到緩蝕的，這些陽極緩蝕劑能在陽極與金屬離子作用形成氧化物或氯氧化物。沉積覆蓋在陽極上形成保護膜，以鉻酸鹽為例，它在陽極反應形成Cr(OH)3和Fe(OH)?，脫水后成為CrO3和Fe2O3的混合物（主要是γ-Fe2O3）在陽極構(gòu)成保護膜。因此有時又被稱作陽極型緩蝕劑或危險型緩蝕劑，因為它們一旦劑量不足（單獨緩蝕時，處理1L水，所需劑量往往高達幾百、甚至過千毫克）就會造成點蝕，使本來不太嚴重的腐蝕問題，反而變得更加嚴重。氯離子、高溫及高的水流速都會破壞氧化膜，故在應用時，要根據(jù)工藝條件，適當改變緩蝕劑的濃度。硅酸鹽也可粗略地歸到這一類里來，因為它主要也是通過阻抑腐蝕反應的陽極過程來達到緩蝕的。但是，它不是通過與金屬鐵本身、而可能是由二氧化硅與鐵的腐蝕產(chǎn)物相互作用，以吸附機制來成膜的。

②沉淀膜型緩蝕劑鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽是最常見的沉淀膜型緩蝕劑。由于它們系由鋅、鈣陽離子與碳酸根、磷酸根和氫氧根陰離子在水中、于金屬表面的陰極區(qū)反應而沉積成膜，所以又被稱作陰極型緩蝕劑。陰極緩蝕劑能與水中有關(guān)離子反應，反應產(chǎn)物在陰極沉積成膜；以鋅鹽為例，它在陰極部位產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀，起保護膜的作用。鋅鹽與其他緩蝕劑復合使用可起增效作用，在有正磷酸鹽存在時，則有Zn3(PO4)2或(Zn,Fe)3(PO4)2沉淀出來并緊緊粘附于金屬表面，緩蝕效果更好。在實際應用中，由于鈣離子、碳酸根和氫氧根在水中是天然地存在的，一般只需向水中加入可溶性鋅鹽（例如：硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅，提供鋅離子）或可溶性磷酸鹽（例如：正磷酸鈉或可水解為正磷酸鈉的聚合磷酸鈉，提供磷酸根），因此，通常就把這些可溶性鋅鹽和可溶性磷酸鹽叫作沉積膜型緩蝕劑或陰極型緩蝕劑。這樣，可溶性磷酸鹽（包括聚合磷酸鹽）就既是氧化膜型緩蝕劑，又是沉積膜型緩蝕劑。另外，一些含磷的有機化合物，如有機磷酸（鹽）、有機磷酸酯和有機磷羧酸，也可歸到這類緩蝕劑中，大約與其最終能水解為正磷酸鹽不無關(guān)系。由于沉淀型緩蝕膜沒有和金屬表面直接結(jié)合，而且是多孔的，往往出現(xiàn)在金屬表面附著不好的現(xiàn)象，緩蝕效果不如氧化型膜。

③吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑多為有機緩蝕劑，它們具有極性基因，可被金屬的表面電荷吸附，在整個陽極和陰極區(qū)域形成一層單分子膜，從而阻止或減緩相應電化學的反應。如某些含氮、含硫或含羥基的、具有表面活性的有機化合物，其分子中有兩種性質(zhì)相反的基團；親水基和親油基。這些化合物的分子以親水基（例如，氨基）吸附于金屬表面上，形成一層致密的憎水膜，保護金屬表面不受水腐蝕。牛脂胺、十六烷胺和十八烷胺等這些被稱作“膜胺”的胺類，就是水處理中常見的吸附膜型緩蝕劑。巰基苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑這些唑類，是有色金屬（尤其是銅）的理想緩蝕劑。它們雖然與銅金屬本身作用成膜，但與上述典型的氧化膜型緩蝕劑不同，不是通過氧化，而是通過與金屬表面的銅離子形成絡(luò)合物，以化學吸附成膜的。當金屬表面為清潔或活性狀態(tài)時，此類緩蝕劑能形成緩蝕效果令人滿意的吸附膜。但如果金屬表面有腐蝕產(chǎn)物或有垢沉積的情況下，就很難形成效果良好的緩蝕膜，此時可適當加入少量表面活性劑，以幫助此類緩蝕劑成膜。

由于緩蝕劑的緩蝕機理在于成膜，故迅速在金屬表面上形成一層密而實的膜，乃獲得緩蝕成功之關(guān)鍵。為了迅速，水中緩蝕劑的濃度應該足夠高，等膜形成后，再降至只對膜的破損起修補作用的濃度；為了密實，金屬表面應十分清潔，為此，成膜前對金屬表面進行化學清洗除油、除污和除垢，是必不可少的步驟。

上述各類緩蝕劑，除中和胺與膜胺主要用于鍋爐凝水處理、硅酸鹽用于飲用水處理外，其他各類則常用于冷卻水處理。若單就對碳鋼的緩蝕效果而言，鉻酸鹽，尤其是配合以聚磷酸鹽和鋅鹽的鉻酸鹽，至今仍然是循環(huán)冷卻水處理緩蝕劑中最為理想者。美國在相當程度上仍在應用著它。應用時，一般將水的pH值控制為微酸性，以阻抑致垢鹽結(jié)垢。但鉻酸鹽（六價的）有毒，雖然它對循環(huán)冷卻水中的菌、藻等有害微生物有殺滅作用，但對環(huán)境造成污染。因此，在世界范圍內(nèi)已逐漸為（聚）磷酸鹽所取代。這標志著循環(huán)冷卻水堿性處理時代的開始。這一概念就是對水的pH值不再著意控制，而是聽其自然。水中致垢鹽的結(jié)垢問題則依靠有機磷酸（鹽）和聚丙烯酸（鹽）等這些高效阻垢劑、分散劑來解決。但是，磷酸鹽是水中微生物的營養(yǎng)源，它的排放會造成水體富營養(yǎng)化，結(jié)果，從另一方面對環(huán)境造成污染。于是，在不允許使用鉻酸鹽和（聚）磷酸鹽的地方，其他幾類緩蝕劑得到了應用機會。但是，鉬酸鹽等應用成本高；亞硝酸鹽不宜作敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑，除非有特效殺生劑有效在控制住能使它分解失效的微生物；硅酸鹽緩蝕效果差（由于成膜時間長，有時，在金屬表面形成一層較完整的膜，需2～3個星期），而且，一旦有垢產(chǎn)生，就很難去掉；鋅鹽中的鋅與鉻一樣，也是重金屬，也對水體中的生物造成威脅。因此，人們對含磷量較少的有機緩蝕劑的開發(fā)和應用，表現(xiàn)出濃厚的興趣，進而導致了“全有機配方”水處理劑的上市。不過，迄今為止，在緩蝕劑的開發(fā)和應用上，還沒有出現(xiàn)像過去由使用聚磷酸鹽轉(zhuǎn)為使用鉻酸鹽，或由使用鉻酸鹽復轉(zhuǎn)為使用聚磷酸鹽那樣的突破性的進展。用“全有機配方”緩蝕劑，水的腐蝕條件不能太苛刻，否則，必須以無機緩蝕劑予以補救。

（4）常見的緩蝕劑

①銅銀緩蝕劑苯駢三氮唑 BTA, 1,2,3bezotriazol.

銅銀緩蝕劑BTA可以吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護銅及其它金屬免受大氣及有害介質(zhì)的腐蝕；銅緩蝕劑BTA在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中可與多種阻垢劑、殺菌滅藻劑配合使用，對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕效果良好，在循環(huán)水中用量為2-4mg/L。BTA也可以作為銅銀的防變色劑、汽車冷卻液、潤滑油添加劑。

銅緩蝕劑巰基苯駢噻唑 MBT

② CAS No.149-30-30 別名：水溶性巰基苯駢噻唑

銅緩蝕劑MBT可以作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的銅緩蝕劑。銅緩蝕劑MBT緩蝕作用主要依靠和金屬銅表面上的活性銅原子或銅離子產(chǎn)生一種化學吸附作用；或進而發(fā)生螯合作用從而形成一層致密而牢固的保護膜，使銅材設(shè)備得到良好的保護，使用量一般為4mg/L，MBT也可以用作增塑劑、酸性鍍銅光度劑等使用。

銅緩蝕劑MBT用塑料桶包裝，每桶25kg或根據(jù)用戶要求確定。貯存于陰涼、干燥處，貯存期為六個月。

③銅緩蝕劑甲基苯駢三氮唑TTA

Methybenzotriazole (TTA) CAS No.29385-43-1 分子式：C7H7N3 相對分子質(zhì)量：133.16

銅緩蝕劑TTA可以作為有色金屬銅和銅合金的緩蝕劑，對黑色金屬也有緩蝕作用。銅緩蝕劑TTA吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護銅及其它金屬免受大氣及水中有害介質(zhì)的腐蝕。銅緩蝕劑TTA成膜更均勻，和巰基苯駢噻唑 (MBT)復合使用效果更佳。銅緩蝕劑TTA用醇或堿溶解后加入到循環(huán)水中，水中本品濃度為2—10mg/L，若水系統(tǒng)中的有色金屬已嚴重腐蝕，可以按正常濃度5—10倍加入本品以使系統(tǒng)迅速鈍化。

④鹽酸酸洗緩蝕劑 Corrosion Inhibitor for Hydrochloric Acid Cleaning

酸洗緩蝕劑為系列產(chǎn)品，屬咪唑啉類。在用鹽酸清洗金屬時，加入鹽酸酸洗緩蝕劑，即可抑制鹽酸對鋼材的腐蝕。鹽酸酸洗緩蝕劑應用的前提為清洗介質(zhì)為鹽酸、硫酸、氨基磺酸，清洗對象的基材為黑色金屬。鹽酸酸洗緩蝕劑適用于各種型號的高中低壓鍋爐的酸洗，以及大型設(shè)備，管道的酸洗。酸液中腐蝕性能(加藥量為1-3‰) 腐蝕速度≤1g/m2•h。

將酸洗緩蝕劑按比例加入到稀釋好的酸液中，開啟循環(huán)泵循環(huán)清洗，清洗過程中補加酸液時按比例補加酸洗緩蝕劑。

⑤水溶性酸洗緩蝕劑 Water soluble acid pickling inhibitor

水溶性酸洗緩蝕劑的主要成分是咪唑啉型陽離子化合物，主要用于油田污水處理中防止管線腐蝕，避免站內(nèi)管線穿孔，保護金屬容器及罐類，是一種極性好、緩蝕率高的污水處理專用緩蝕劑。

水溶性酸洗緩蝕劑性能比較完備，對多種金屬（如各種碳鋼、合金鋼、鋁及鋁合金等）材料發(fā)揮良好的緩蝕作用。在油田，水溶性酸洗緩蝕劑對油田污水處理緩蝕率高于部頒標準，具有適用范圍廣、使用成本低、緩蝕效果好、配伍性強、無點蝕、溶解性好、耐高溫，使用方面無毒無刺激味，便于工作人員操作等優(yōu)點，是當前比較理想的緩蝕劑新品種

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緩蝕劑的作用與用途

1、BTA: 銅銀緩蝕劑BTA可以吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護銅及其它金屬免受大氣及有害介質(zhì)的腐蝕；銅緩蝕劑BTA在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中可與多種阻垢劑、殺菌滅藻劑配合使用，對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕效果良好，在循環(huán)水中用量為2-4mg/L。BTA也可以作為銅銀的防變色劑、汽車冷卻液、潤滑油添加劑。

2、MBT: 銅緩蝕劑MBT可以作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的銅緩蝕劑。銅緩蝕劑MBT緩蝕作用主要依靠和金屬銅表面上的活性銅原子或銅離子產(chǎn)生一種化學吸附作用；或進而發(fā)生螯合作用從而形成一層致密而牢固的保護膜，使銅材設(shè)備得到良好的保護，使用量一般為4mg/L，MBT也可以用作增塑劑、酸性鍍銅光度劑等使用。

3、TTA: 銅緩蝕劑TTA用醇或堿溶解后加入到循環(huán)水中，水中本品濃度為2—10mg/L，若水系統(tǒng)中的有色金屬已嚴重腐蝕，可以按正常濃度5—10倍加入本品以使系統(tǒng)迅速鈍化。

4、鹽酸酸洗緩蝕劑 鹽酸酸洗緩蝕劑應用的前提為清洗介質(zhì)為鹽酸、硫酸、氨基磺酸，清洗對象的基材為黑色金屬。鹽酸酸洗緩蝕劑適用于各種型號的高中低壓鍋爐的酸洗，以及大型設(shè)備，管道的酸洗。酸液中腐蝕性能(加藥量為1-3‰) 腐蝕速度≤1g/m2•h。

使用時將酸洗緩蝕劑按比例加入到稀釋好的酸液中，開啟循環(huán)泵循環(huán)清洗，清洗過程中補加酸液時按比例補加酸洗緩蝕劑.

以適當?shù)臐舛群托问酱嬖谟诮橘|(zhì)中，可以防止或減緩金屬腐蝕的一種化學物質(zhì)或復合物質(zhì)。也稱腐蝕抑制劑或阻蝕劑。它的用量很小(0.1％～1％)，但效果顯著。這種保護金屬的方法稱緩蝕劑保護。緩蝕劑用于中性介質(zhì)（鍋爐用水、循環(huán)冷卻水）、酸性介質(zhì)（除鍋垢的鹽酸，電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液）和氣體介質(zhì)（氣相緩蝕劑）。緩蝕劑的保護效果通常用緩蝕效率或抑制效率I來表示：緩蝕劑

式中V0為未加緩蝕劑時的金屬腐蝕速率;V為加有緩蝕劑后的金屬腐蝕速率。緩蝕效率愈大，抑制腐蝕的效果愈好。有時較低劑量的幾種不同類緩蝕劑配合使用可獲得較好的緩蝕效果,這種作用稱為協(xié)同效應；相反地,若不同類型緩蝕劑共同使用時反而降低各自的緩蝕效率，則稱為拮抗效應。緩蝕劑可按作用機理或保護被膜特性進行分類。

按緩蝕劑的作用機理分類可將緩蝕劑分為三類：

陽極型緩蝕劑例如中性介質(zhì)中用的鉻酸鹽、亞硝酸鹽、苯甲酸鹽等。它們能增加陽極極化，從而使腐蝕電勢正移。通常，陽極型緩蝕劑的陰離子移向金屬表面使其鈍化，但是如果緩蝕劑用量不足，反而加劇部分金屬的孔蝕，因此陽極型緩蝕劑又有“危險性緩蝕劑”之稱。非氧化型緩蝕劑（如苯甲酸鈉等），只有在溶解氧存在的條件下才有緩蝕作用，它的用量不足時，會引起一般的腐蝕。

陰極型緩蝕劑例如酸式碳酸鈣、聚磷鹽、硫酸鋅、砷離子、銻離子等，它們能增加陰極極化，使腐蝕電勢負移。通常，陰極型緩蝕劑的陽離子移向金屬表面，通過電化學或化學反應在金屬表面形成沉淀保護膜，抑制陰極過程速率（例如使氫的超電勢大大增加），從而起緩蝕作用。這類緩蝕劑在用量不足時不會加速腐蝕，故又有“安全緩蝕劑”之稱。

混合型緩蝕劑例如含氮、含硫和既含氮又含硫的有機化合物、生物堿等，它們對陰極過程和陽極過程同時起抑制作用。這時腐蝕電勢變化不大，但腐蝕電流卻減少很多。

按緩蝕劑保護被膜特性分類可將緩蝕劑分成三類。

氧化膜型緩蝕劑這類緩蝕劑能使金屬表面形成致密、附著力強的氧化膜，當氧化膜達一定厚度以后（如50～100埃），氧化反應的速率減慢，金屬鈍化,腐蝕速率大大降低。此類緩蝕劑是陽極型的，用量不足將會加速局部腐蝕速率，使用時應特別注意。

沉淀膜型緩蝕劑這類緩蝕劑（如硫酸鋅、碳酸氫鈣、聚磷酸鈉）能與介質(zhì)中的有關(guān)離子反應并在金屬表面形成防腐蝕的沉淀膜。沉淀膜厚度一般都比鈍化膜厚（約為幾百至一千埃），膜的致密性和附著力均不如鈍化膜，防腐效果也差。此類緩蝕劑通常和去垢劑合并使用于中性水介質(zhì)，以防止金屬表面結(jié)垢。

吸附膜型緩蝕劑 這類緩蝕劑能吸附在金屬表面,改變金屬表面性質(zhì),從而抑止腐蝕。它們一般是混合型有機化合物緩蝕劑，如胺類、硫醇、硫脲、吡啶衍生物、苯胺衍生物、環(huán)狀亞胺等。為了能形成良好的吸附膜，金屬必須有潔凈的表面，所以在酸性介質(zhì)中往往比在中性介質(zhì)中更多地采用這類緩蝕劑。

緩蝕劑的選擇緩蝕劑的緩蝕效果與它的使用濃度以及介質(zhì)的pH值、溫度、流速等密切相關(guān)，因此應根據(jù)被保護的對象、環(huán)境條件嚴格選擇。緩蝕劑可能帶來的環(huán)境污染問題已引起關(guān)注，對緩蝕劑選擇的注意力已轉(zhuǎn)移到不含重金屬的類型。根據(jù)情況有時可選用特殊的緩蝕劑，例如氣相緩蝕劑是第二次世界大戰(zhàn)時期發(fā)展起來的，在金屬器械裝運、貯存時使用的緩蝕劑。它們是有一定的揮發(fā)性，可以存在于金屬表面的濕膜中，并具有強烈吸附性的物質(zhì)，如亞硝酸二環(huán)己烷基銨，一般制成片劑或浸漬在包裝紙上。