六偏磷酸钠与硅酸钠的缓蚀作用及注意事项

10.6.3.1 分类

金属腐蚀大多数是电化学反应，因此在介质中加入缓蚀剂，防止或减缓腐蚀是经济、简便的方法。缓蚀剂可按下列方法分类：

（1）按化学成分，分为有机型缓蚀剂和无机型缓蚀剂。

（2）按照使用状态，分为水溶液、油溶性和汽化型缓蚀剂。

（3）按pH值，分为中性溶液和酸性溶液缓蚀剂。

（4）按缓蚀剂作用机理，分为阳极型、阴极型、吸附型和保护膜型。

10.6.3.2 缓蚀剂的选用原则

（1）不同腐蚀介质应选用不同的缓蚀剂。中性水介质主要采用钝化型（阳极型）和沉淀型缓蚀剂，这些缓蚀剂多数为无机物。酸性介质采用多为有机物的吸附型缓蚀剂。油类介质采用油溶性吸附型缓蚀剂，以排除水的吸附，起到防护作用。

缓蚀剂在液体腐蚀介质中的溶解度、在气体介质中的挥发度均对缓蚀效果有影响。溶解度太低会影响缓蚀物质在介质中的传递，不能有效地达到金属表面，即使缓蚀剂的吸附性好，也不能充分发挥缓蚀作用。出现这种情况时可加入一些表面活性剂，增加缓蚀物质的分散性。

腐蚀介质的温度、压力、流速等对缓蚀效果有影响。

（2）不同金属采用不同缓蚀剂。

（3）单品种缓蚀剂比复合缓蚀剂的缓蚀效果小，因此目前使用的缓蚀剂很少采用单品种缓蚀剂，而是复合缓蚀剂。

（4）许多高效缓蚀剂常常有毒性，例如铬酸盐是中性水介质中的高效氧化性缓蚀剂，其pH值为6～11，除钢铁材料外，对大多数非铁金属也能产生有效保护作用。但铬酸盐有毒，危害环境，故使用受到限制。

10.6.3.3 中性介质中的缓蚀剂

中性介质溶液有各类水（例如冷却水、锅炉水、洗涤水、供暖水、回收处理污水等）、中性盐水溶液（例如含NaCl、MgCl₂、NH₄Cl、Na₂SO₄、Na₂CO₃水溶液）以及中性有机溶液（例如油类、醇类、多卤代烃等）。应用缓蚀剂最多的是循环冷却水。

1.工业循环冷却水用缓蚀剂

（1）无机盐缓蚀剂。

1）铬酸盐有良好的缓蚀作用，常用的有Na₂Cr₂O₇或K₂Cr₂O₇，属于钝化型（阳极型）缓蚀剂，能在钢铁表面形成几纳米（nm）厚的Fe₂O₃和Cr₂O₃氧化膜。铬酸盐在水中形成钝化膜的临界含量为10^-2%～1.3×10^-2%（质量分数）。当液体中Cl-浓度增加或温度升高时，其临界含量也升高，否则将产生局部腐蚀。铬酸盐单独使用时防止局部腐蚀较困难，常常与聚磷酸盐或锌盐复合使用。在自来水中复合缓蚀剂的缓蚀效果如图10-52所示。

图10-52 在自来水中复合缓蚀剂的缓蚀效果（30℃）重铬酸盐与聚磷酸盐复合缓蚀剂含量（质量分数）：

1—02—10^-3% 3—3×10^-3% 4—5×10^-3% 5—10×10^-3%

铬酸盐与聚磷酸盐复合缓蚀剂在循环冷却水及海水中，水温在100℃以下时，对碳钢、Cu、Cu-Zn合金、Al及不锈钢等都有良好的缓蚀效果。铬酸盐有毒，需要进行排污处理，使Cr²⁺含量不超过0.05～0.1mg/L。因此，现在用铬酸盐作为缓蚀剂已很少，甚至不使用这种缓蚀剂。(www.xing528.com)

2）聚磷酸盐缓蚀剂常与锌盐等缓蚀剂复合使用，以提高缓蚀效果。常用的聚磷酸盐是三聚磷酸钠和六偏磷酸钠。六偏磷酸钠缓蚀效果较好，而三聚磷酸钠价格低，所以使用较多。六偏磷酸钠在有溶解氧的水中有显著缓蚀作用，可促进钢铁表面生成γ-Fe₂O₃钝化膜，是阳极型缓蚀剂。

水中含有Ca²⁺、Zn²⁺等离子时对聚磷酸盐的缓蚀效果有影响，只有[Ca²⁺/（NaPO₃）n]大于0.2时，才有良好的缓蚀效果。

聚磷酸盐易水解，水解后降低了缓蚀效果，这是其主要缺点。

3）硅酸盐缓蚀剂的组成为Na₂O·nSiO₂。在pH＞6的水中时n=3.3，在pH＜6的水中n=2较为合适。硅酸盐属沉淀型缓蚀剂。Ca²⁺可提高硅酸盐缓蚀效果，硅酸盐与Ca²⁺、Mg²⁺离子形成不溶性保护膜。应当指出，使用硅酸钠缓蚀剂时水中的Ca²⁺、Mg²⁺离子浓度不能过高，否则有形成硅酸钙、硅酸镁水垢的危险。水中Mg²⁺含量大于250mg/L时，不宜采用硅酸钠缓蚀剂。

硅酸钠与锌盐等复合使用时可提高缓蚀效果。硅酸钠缓蚀剂的优点是无毒，价格便宜。

4）钼酸盐缓蚀剂属阳极型，有溶解氧存在时可使碳钢表面形成钝化膜。常用的钼酸盐是Na₂MoO₄。单独使用钼酸盐时的加入量应达到4×10^-2%（质量分数）时才有较好的缓蚀作用。所以与有机磷酸盐、锌酸盐等复合使用，可减少钼酸盐用量，提高缓蚀效果。

钼酸盐对抑制点蚀和缝隙腐蚀有显著效果。溶解的钼酸盐离子能有效地使蚀孔内的铁再钝化，减少氧化物聚积。钼酸盐的毒性极低，适应性较强，是有应用前景的缓蚀剂。

5）其他无机盐缓蚀剂，例如亚硝酸盐（NaNO₂、KNO₂）是阳极型缓蚀剂，其添加量达到（25～50）×10^-4%（质量分数）时，有较好的缓蚀效果。亚硝酸盐在pH＜6的酸性介质中易分解，无缓蚀作用，pH=9～10时缓蚀效果最好。

亚硝酸钠易转变为致癌物质，危害人的健康，不宜采用。

锌盐缓蚀剂是复合型缓蚀剂的组分，属沉淀型和阴极型缓蚀剂。锌盐有毒性，其用量应限制在排污规定范围内，因此经常使用的加入量仅为（3～5）×10^-4%（质量分数）。

（2）有机盐缓蚀剂。

1）有机磷酸与磷酸盐及磷酸酯类。这类缓蚀剂有络合金属离子的能力，在金属表面形成络合物沉淀膜，对金属产生缓蚀效果。有机磷酸缓蚀剂含量较高时的缓蚀效果比无机磷酸盐大，例如HEDP（羟基乙叉二磷酸）及EDTMP（乙二胺四甲叉磷酸）含量为100×10^-4%（质量分数）时的缓蚀效果比聚磷酸盐大4～7倍。表10-31是碳钢在50℃、pH值为8.0～8.5介质中96h的试验结果。

表10-31 有机磷酸与无机磷酸盐缓蚀效果比较

如将有机磷酸与无机磷酸盐复合使用，其缓蚀效果更好。有机磷酸的化学稳定性高，不易水解，可耐较高温度，有较好的阻垢能力，是有发展前景的缓蚀剂。

2）有机羟酸类。应用于中性水介质的缓蚀剂有芳香族羧酸及脂肪族取代羧酸（例如羟基酸、氨基酸及酰胺羧酸等）及其钠盐。例如酰基肌氨酸的原料容易获得，无毒性，不产生环境污染，适用于pH=6～11的软水或硬水介质，除冷却循环水外，锅炉水、盐水系统、高炉及转炉冷却水均可应用，是有发展前景的缓蚀剂。

2.含中性盐水溶液中的缓蚀剂 水中溶解中性盐，例如NaCl、KCl、MgCl₂、CaCl₂、Na₂CO₃、Na₂SO₄等，能促进金属腐蚀。用于冷却水系统的缓蚀剂多数也可作为中性盐水溶液的缓蚀剂。但是这些盐含量高时，应选用缓蚀效果更好的缓蚀剂。

（1）烷氨基醇类。烷氨基醇对NaCl、CaCl₂水溶液中的碳钢有很好的缓蚀作用，缓蚀率可达到90%以上。表10-32是2-乙氨基乙醇对在w（EaCl）为3%水溶液中碳钢的缓蚀效果。随其含量增加缓蚀效果增大，pH值也增加。当含量为3.1×10^-4时pH=10.3，此后再增加缓蚀剂含量时pH值不变。如果加入EaOH调pH值，也能产生一定缓蚀效果。

表10-32 2-乙氨基乙醇对在w（EaCl）为3%水溶液中碳钢的缓蚀效果

（2）葡萄糖酸锌。试验发现，葡萄糖酸锌（C₄H₁₁O₁₇）₂Zn对海水中的碳钢有很好的缓蚀作用，对海水中的Cu也有缓蚀作用。葡萄糖酸锌浓度对缓蚀效果有影响，当含量达到4×10^-3mol/L时，缓蚀率可达到60%，继续增加含量时缓蚀效果降低。