緩蝕劑的作用機(jī)理概括起來(lái)可以分為兩種，即電化學(xué)機(jī)理和物理化學(xué)機(jī)理。電化學(xué)機(jī)理是以金屬表面發(fā)生的電化學(xué)過(guò)程為基礎(chǔ)，解釋緩蝕劑的作用。而物理化學(xué)機(jī)理是以金屬表面發(fā)生的物理化學(xué)變化為依據(jù)，說(shuō)明緩蝕劑的作用。這兩種機(jī)理處理問(wèn)題的方式不同，但它們并不矛盾，而且還存在著某種因果關(guān)系。

    緩蝕劑的電化學(xué)機(jī)理

    金屬的腐蝕大多是金屬表面發(fā)生原電池反應(yīng)的結(jié)果，這也是造成浸蝕腐蝕最主要的因素，原電池反應(yīng)包括陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。如果緩蝕劑可以抑制陽(yáng)極、陰極反應(yīng)中的任何一個(gè)或兩個(gè)，原電池反應(yīng)將減緩，金屬的腐蝕速度就會(huì)減慢。我們把能夠抑制陽(yáng)極反應(yīng)的緩蝕劑稱(chēng)為陽(yáng)極抑制型緩蝕劑；能夠抑制陰極反應(yīng)的緩蝕劑稱(chēng)為陰極抑制型緩蝕劑；而既能抑制陽(yáng)極反應(yīng)又能抑制陰極反應(yīng)的緩蝕劑稱(chēng)為混合型緩蝕劑。

    重鉻酸鉀、鉻酸鉀、亞硝酸鈉、硝酸鈉、高錳酸鉀、磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽、苯甲酸鹽、肉桂酸鹽等都屬于陽(yáng)極型緩蝕劑。陽(yáng)極型緩蝕劑對(duì)陽(yáng)極過(guò)程的影響是：①在金屬表面生成薄的氧化膜，把金屬和腐蝕介質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)；②因特性吸附抑制金屬離子化過(guò)程；③使金屬電極電位達(dá)到鈍化電位。

    陰極型緩蝕劑主要通過(guò)以下作用實(shí)現(xiàn)緩蝕：①提高陰極反應(yīng)的過(guò)電位。有時(shí)陰離子緩蝕劑通過(guò)提高氫離子放電的過(guò)電位抑制氫離子放電反應(yīng)，例如，Na2C03、三乙醇胺等堿性緩蝕劑都可以中和水中的酸性物質(zhì)，降低氫離子濃度，提高析氫過(guò)電位，使氫離子在金屬表面的還原受阻，減緩腐蝕；②在金屬表面形成化合物膜，如有機(jī)緩蝕劑中的低分子有機(jī)胺及其衍生物，都可以在金屬表面陰極區(qū)形成多分子層，使去極化劑難以達(dá)到金屬表面而減緩腐蝕；③吸收水中的溶解氧，降低腐蝕反應(yīng)中陰極反應(yīng)物--02的濃度，從而減緩金屬的腐蝕。

    混合型緩蝕劑對(duì)腐蝕電化學(xué)過(guò)程的影響主要表現(xiàn)在：①與陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)生成不溶物，這些不溶物緊密地沉積在金屬表面起到緩蝕的作用，磷酸鹽如Na3P04、Na2HP04對(duì)鐵、鎂、鋁等的緩蝕就屬于這一類(lèi)型；②形成膠體物質(zhì)，能夠形成復(fù)雜膠體體系的化合物可作為有效的緩蝕劑，例如Na2Si03等；③在金屬表面吸附，形成吸附膜達(dá)到緩蝕的目的，明膠、阿拉伯樹(shù)膠等可以在鋁表面吸附，吡啶及有機(jī)胺類(lèi)可以在鎂及鎂合金表面吸附，故都可以起到緩蝕的作用。

    緩蝕劑的物理化學(xué)機(jī)理

    從物理化學(xué)的角度來(lái)理解，緩蝕劑的作用可以分為生成氧化膜、沉淀膜和吸附膜3種。因此緩蝕劑也分為氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑和吸附膜型緩蝕劑。

    1 氧化膜型緩蝕劑

    氧化膜型緩蝕劑本身是氧化劑，可以和金屬發(fā)生作用。或本身不具有氧化性，以介質(zhì)中的溶解氧為氧化劑，使金屬表面形成緊密的氧化膜，造成金屬離子化過(guò)程受阻，從而減緩金屬的腐蝕，這種緩蝕劑又稱(chēng)鈍化劑。重鉻酸鉀、鉻酸鉀、高錳酸鉀在含氧的水溶液中對(duì)鋁、鎂的緩蝕作用就屬于這一類(lèi)。氧化膜型緩蝕劑，緩蝕效率高，已得到廣泛的應(yīng)用。但如果用量不足，則可能在金屬表面形成大陰極小陽(yáng)極而發(fā)生孔蝕。所以這一類(lèi)緩蝕劑又稱(chēng)為“危險(xiǎn)型緩蝕劑”。

    2 沉淀膜型緩蝕劑

    沉淀膜型緩蝕劑，顧名思義就是在金屬表面生成了沉淀膜。沉淀膜可由緩蝕劑分子之間相互作用生成，也可由緩蝕劑和腐蝕介質(zhì)中的金屬離子作用生成。在多數(shù)情況下，沉淀膜在陰極區(qū)形成并覆蓋于陰極表面，將金屬和腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，抑制金屬電化學(xué)腐蝕的陰極過(guò)程，即陰極抑制型。有時(shí)沉淀膜能覆蓋金屬的全部表面，同時(shí)抑制金屬電化學(xué)腐蝕的陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程，這一種稱(chēng)為混合抑制型。

    硫酸鋅、碳酸氫鈣、石灰、聚磷酸鹽、硅酸鹽及有機(jī)膦酸鹽都屬于陰極抑制型緩蝕劑。在中性含氧的水中，鋅離子可以和陰極反應(yīng)生成的氫氧根離子反應(yīng)生成難溶的氫氧化鋅沉淀膜覆蓋于陰極，而抑制陰極反應(yīng)。磷酸鹽如Na2HP04或Na3P04，在有溶解氧情況下，可以和Fe3+反應(yīng)生成一種不溶性的r-Fe203和FeP04·2H20混合物薄膜，抑制鐵的腐蝕。需要注意的是，介質(zhì)中氧的存在對(duì)緩蝕劑有加強(qiáng)作用。只有存在氧，才能發(fā)揮緩蝕劑的作用。例如苯甲酸鈉對(duì)鐵的緩蝕，有氧時(shí)，生成不溶性三價(jià)鐵鹽，起到保護(hù)金屬的作用。而無(wú)氧時(shí)，生成二價(jià)可溶性鐵鹽，不能起到緩蝕作用。

    混合抑制型緩蝕劑多為有機(jī)化合物。有機(jī)緩蝕劑分子上的反應(yīng)基團(tuán)和腐蝕過(guò)程中生成的金屬離子相互作用生成沉淀膜，而抑制陰陽(yáng)兩極的電化學(xué)過(guò)程。例如，丙炔醇對(duì)鐵在酸性水溶液中有良好的緩蝕效果。研究發(fā)現(xiàn)，丙炔醇發(fā)生作用時(shí)，先吸附于金屬表面，受鐵上析出氫的還原作用，發(fā)生聚合反應(yīng)而生成聚合的配合物膜。覆蓋于整個(gè)金屬的表面，同時(shí)抑制腐蝕電化學(xué)反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。又如，8-羥基喹啉在堿性介質(zhì)中對(duì)鋁的腐蝕有緩蝕作用，這是由于緩蝕劑和鋁離子反應(yīng)生成的不溶性配合物沉淀膜覆蓋在鋁表面，抑制了鋁在堿性水溶液中的腐蝕。苯并三氮唑?qū)︺~的緩蝕作用也認(rèn)為是生成了不溶性的聚合物沉淀膜。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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