材料保护第5章 缓蚀剂保护.ppt
《材料保护第5章 缓蚀剂保护.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料保护第5章 缓蚀剂保护.ppt(42页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、介质处理的目的是改变介质的腐蚀性,以降低介质对金属的腐蚀作用。主要方法:除去介质中的有害成分;调整介质的pH值;降低气体介质中的水份。,Section 5.1 介质处理,1.1 去除介质中的有害成分 以锅炉给水的除氧为例。水中的主要有害物质是溶解在水中的氧,它会引起氧去极化的腐蚀过程。除氧是防止锅炉腐蚀的有效措施。除氧方法有热力除氧和化学除氧。,Chapter 5 介质处理及缓蚀剂保护,1.热力除氧,基本原理:亨利定律-气体在水中的溶解度与该气体在液面上的分压成正比。当水温升高时,气水界面上的水蒸气分压增大,其它气体的分压降低,溶解度降低。,所以,将水加热至沸点可以使水中的各种溶解气体分离(解
2、吸)出来。不仅可以除氧,还可以除去水中游离的二氧化碳和碳酸根。,2HCO3-CO2+CO32-+H2O,热力除氧是在除氧器内用蒸气使水加热的。应注意:水应加热至沸点,否则水中残留的氧量大。即使低于沸点1,水中残留氧量仍达0.1mgL-1。,2.化学除氧:是往水中加入化学药品以出去水中的氧。要求:与氧反应快,药品及产物对金属无腐蚀。,(1)联氨除氧-将水中的氧还原成水。,N2H4+O2N2+2H2O,工作条件:温度约200,pH=911的碱性介质,40N2H4H2O溶液,联氨适当过量。,6Fe2O3+N2H4 4Fe3O4+N2+2H2O 2FeO+N2H4 2Fe+N2+2H2O 2CuO+N
3、2H4 2Cu+N2+2H2O利用这些副反应防止锅炉结垢。注意:联氨易挥发、有毒、易燃烧,使用时要小心。,(2)亚硫酸钠除氧-与水中的氧生成硫酸钠。,2Na2SO3+O2 2Na2SO4,不足:1)会增加水中含盐量。2)高温分解:4Na2SO3 3Na2SO4+Na2S Na2S+2H2O 2NaOH+H2S Na2SO3+H2O 2NaOH+SO2 产生的二氧化硫和硫化氢具有腐蚀作用,因此高压电厂不常用,只用于中压电厂。,1.给水加氨处理-中和水中的二氧化碳及其它酸性物质。,NH3+H2O NH4OHNH4OH+H2CO3 NH4HCO3+H2ONH4OH+NH4HCO3(NH4)CO3+H
4、2O,注意:加氨量使给水的pH8.59.2为宜;给水中氨量保持在1.02.0mgL-1以下;在有氧存在时,加氨会加速铜腐蚀。,1.2 调整介质的 pH 值 锅炉给水及工业冷却水在pH7时,会发生氢去极化腐蚀,且材料表面不易形成保护膜。因此,必须提高pH值。,(2)给水胺处理-可克服黄铜腐蚀。,a.莫福林(C4H8ONH)处理,b.环己胺(C6H11NH2)处理,胺处理的缺点是药品价格太昂贵!,目的:减少金属表面形成冷凝水膜的机会,降低金属在气体 中的腐蚀。,1.3 降低介质中的湿分,方法:1.采用干燥剂吸收水汽;干燥剂:硅胶、活性、氧化铝、生石灰、浓硫酸等。2.采用冷凝法预先出去水汽;氯碱工业
5、中湿氯气的收集可先冷凝除去部分水,然后用浓硫酸干燥。3.提高气体温度以降低气体的相对湿度。化肥工业中半水煤气热交换器中水煤气由 100 加热至120,消除水雾,可减缓换热器的腐蚀。,缓蚀剂保护技术:在腐蚀介质中添加少量的具有某些特殊性质的无机或有机化学物质或化学合成物质以达到降低或减少金属材料腐蚀速度的方法成技术。特点:用量少、投资小、见效块、使用方便、设备简单。,Section 5.2 缓蚀剂保护技术概述,与其它防腐方法相比,具有以下优点:(1)基本上不改变腐蚀环境,可获得良好的防腐蚀效果。(2)基本上不增加设备投资,就可达到防腐蚀目的。(3)缓蚀剂的效果不受被保护设备形状的影响。(4)对于
6、腐蚀环境的变化,可以通过相应改变缓蚀剂的种类或浓度来保证防腐蚀效果。(5)同一配方的缓蚀组分有时可以同时防止多种金属在不同腐蚀环境中的腐蚀破坏。,2.1 缓蚀效率,缓蚀剂:以适当的浓度和形式存在于环境(介质)时,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物。,缓蚀效率:缓蚀剂抑制腐蚀速度的能力。通过测量添加或未添加缓蚀剂条件下金属的腐蚀速度进行评价。,两千多年前英国-单宁鞣制的皮革对铁具有缓蚀作用;缓蚀剂第一份专利-英国1860年,用糖浆和植物油混合物抑制铁板酸洗过程腐蚀;我国缓蚀剂上世纪50年代从天津若丁(1,3-二邻甲苯硫脲)开始;现在-缓蚀剂分子设计。,2.2 缓蚀剂分类,评价方法:失重法静态挂
7、片、滚轮、旋转挂片、管流试验、高压釜试验等(2)电化学方法线性极化、弱极化测量、塔菲尔曲线、电偶电流、渗氢试验(3)介质测定测Fe含量、氢气体积,a.阳极型缓蚀剂:多为无机氧化剂,如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、亚硝酸盐等。它们在阳极与金属离子作用,生成氧化物或氢氧化物沉积覆盖在阳极上形成保护膜,有时还降低阳极金属的电极电位,这样就抑制了金属向水中溶解。阳极反应被控,(2)按对电化学腐蚀的控制部位:阳极型,阴极型,混合型。,b.阴极型缓蚀剂:抑制阴极反应的化学药剂,称为阴极缓蚀剂。锌盐、聚磷酸盐为阴极缓蚀剂。阴极缓蚀剂能与水中有关离子反应,其反应产物在阴极沉积成膜,随着膜的增厚,阴极释放电子的反应被
8、阻挡,是安全型缓蚀剂。,c.混合型缓蚀剂:许多有机缓蚀剂,既能在阳极成膜,也能在阴极成膜。具有极性基团,能吸附在清洁的金属表面形成单分子膜,阻止水与水中溶解氧向金属表面扩散,起缓蚀作用。,制,阳极被钝化。阳极缓蚀剂要求有较高的浓度,以使全部阳极都被钝化,否则,形成大阴极小阳极,腐蚀将在未被钝化的部位加速进行。所以,阳极型缓蚀剂是危险型缓蚀剂。,a.氧化膜型缓蚀剂:这类缓蚀剂,可使金属表面形成致密的Fe2O3保护膜。b.沉淀膜型缓蚀剂:这类缓蚀剂能与介质中的有关离子反应,并在金属表面上的阴极区形成抑制腐蚀的沉淀膜。c.吸附膜型缓蚀剂:混合型缓蚀剂属于此类,它们具有极性基因,可被金属的表面电荷吸附
9、,在整个阳极和阴极区域形成一层单分子膜,从而阻止或减缓相应的反应。,(3)按保护膜类型:氧化膜型、沉淀膜型、吸附膜型。,(4)其它分类方法:按使用介质-酸性、中性、碱性、油溶性、气相。按应用范围-油气井酸化、石油化工、油田注水、油 田集输管线、锅炉、循环冷却水。,2.3 缓蚀剂特性,(1)选择性:指某种缓蚀剂只在特定的材料-介质体系才具备一定的缓蚀能力。(2)配伍性:当缓蚀剂和其它药剂共同存在于介质中时,不会产生沉淀、分层、交联等不利现象,也不降低缓蚀剂和其它药剂的效率。(3)协同效应:在腐蚀介质中添加两种或两种以上的缓蚀剂,其缓蚀效果比单独使用时,不仅用量少,而且缓蚀效果更好。这种缓蚀效果不
10、是两者简单加和,而是相互促进的结果。缓蚀剂的协同效应是指当两种或两种以上的缓蚀剂联合使用时,能大幅度提高缓蚀效果的现象。协同效应的大小除决定于缓蚀剂的种类外,还受缓蚀剂浓度、使用条件等因素的影响。当出现负的协同效应时,说明复配使用的缓蚀剂配伍性不好。(4)有效性:由于缓蚀剂与金属表面作用需要有一定的作用时间,因此,对于缓蚀剂来说存在一个有效作用时间;缓蚀剂浓度不同,缓蚀剂缓蚀率也不同,要达到定的缓蚀率,必定存在一个有效作用浓度,低于这一浓度,缓蚀率太低,或有可能加速腐蚀;对于一定量或一定浓度的缓蚀剂来说,它所保护的面积是一定的。面积值过大,缓蚀率降低或达不到应有的保护。,Section 5.3
11、 缓蚀剂作用机理,3.1 无机缓蚀剂的缓蚀作用机理:阳极型、阴极型、混和型。(1)阳极型缓蚀剂(氧化型):加入到腐蚀介质时,易引起金属氧 化,形成一种致密的金属氧化膜(钝化膜)抑制金属的溶解,阳极缓蚀剂有时又称为钝化剂。是危险型缓蚀剂。在中性溶 液中应用的典型阳极型钝化剂有铬酸盐、磷酸盐和硼酸盐。亚硝酸盐、硝酸盐、高价金属离子如Fe2+、Cu2+;在酸性溶 液中钼酸盐、钨酸盐和铬酸盐也属这类缓蚀剂。,(2)阴极型缓蚀剂(沉淀型):抑制电极过程阴极反应的缓蚀剂。a.Ca、Mg、Zn、Mn和Ni 的盐,在中性介质中,与氧去极化反应形成的OH-离子作用,在金属表面的阴极区形成致密的沉淀膜,阻碍了氧的
12、扩散,抑制了氧的去极化作用。b.As、Sb、Bi 和Hg等重金属盐,在酸性介质中,重金属离子将使阴极析氢过电位增大,氢离子还原受阻,达到缓蚀目的。c.除氧剂Na2S2O3和N2H4它们在中性介质中与氧发生化合,消耗溶液中的氧,抑制氧去极化反应。(3)混合型缓蚀剂:既抑制电极过程的阴极反应又抑制阳极反应 的缓蚀剂。如胶体状硅酸钠或铝酸钠,在阴阳极均可沉积。,有机缓蚀剂通常是由电负性较大的O、N、S、P等原子为中心的极性基团和C、H原子组成的非极性基团所组成,这些基团在金属表面引起的作用也不一样,极性基团吸附于金属表面,改变了双电层的结构,提高金属离子化过程的活化能;而非极性基团远离金属表面作定向
13、排布,形成一层疏水薄膜,,3.2 有机缓蚀剂的缓蚀机理(物理吸附及化学吸附),成为腐蚀物质反应有关物质扩散的屏障,这样就使腐蚀反应得到抑制。,(1)物理吸附 阳离子物理吸附:在酸性溶液中,如烷基胺(RNH2)、吡啶(C6H5N)、烷基磷(R3P)、硫醇(RSH)等化合物的中心原子都具有共用电子对,它们可与质子(H+)配位,形成带正电荷的阳离子鎓离子:RNH2+H+=(RNH3)+在静电引力作用下,带正电荷的鎓离子将吸附于金属表面阴极区,使界面带有正的过剩电荷,阻止溶液中的H+离子进一步接近金属,提高了H+离子放电的活化能,阻止了腐蚀的进行。是一种物理吸附过程。,因静电引力或范德华力而引起的吸附
14、称为缓蚀剂的物理吸附。物理吸附的特点:吸附的作用力小,吸附热小。物理吸附较迅速,但也容易脱附,吸附具有可逆性;受温度的影响小;对各金属无选择性。可以是单分子吸附层,也可以是多分子层吸附。,影响有机缓蚀剂物理吸附和缓蚀效率的因素,a.烷基的C原子数:对于季胺盐类的缓蚀剂,由于吸附于金属 表面的季胺阳离子之间的相互作用引力随C原子数增加而增 大,因此,缓蚀效果亦会随C原子数的增加而提高。,b.溶液中的阴离子:对阳离子缓蚀剂,当溶液中存在某些阴离 子时,阴离子吸附于带正电荷的金属表面,或者发生特性吸附使零电荷电位向负方向移动,金属表面就带负电荷,有利于阳离子缓蚀剂通过静电引力在金属表面的吸附。阴离子
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料保护第5章 缓蚀剂保护 材料 保护 缓蚀剂
![提示](https://www.desk33.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.desk33.com/p-1274757.html