浙江至德鋼業有限公司技術人員通過長期跟蹤分析本工廠不銹鋼管酸洗工藝，發現用于不銹鋼管的浸蝕溶液，在其工作條件下，除具有浸蝕活性外，還必須對合金具有一定的鈍化性，一是保證不銹鋼管不受過腐蝕和大量滲氫；二是為了提供光亮浸蝕所必需的條件，使不銹鋼管微凸表面呈活化狀態而優先溶解，微凹表面呈鈍態被保護，在生產中是向溶液內添加緩蝕劑。

1. 水溶性緩(huan)蝕劑的作用機理

水溶(rong)性緩蝕劑的作用機理是一(yi)般認為(wei)在(zai)金屬(shu)基體上生成了：

 ①.  致密的(de)氧化膜(mo)或吸(xi)附膜(mo)；

 ②.  難溶(rong)的金屬鹽類(lei)保護(hu)膜；

 ③.  難溶的絡合(he)物覆蓋膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大多數不銹鋼管(guan)酸洗有(you)(you)機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)阻(zu)滯(zhi)效(xiao)應(ying)(ying)只有(you)(you)在(zai)酸性(xing)介質(zhi)中(zhong)才相當(dang)大，并且(qie)是(shi)由于特(te)性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)或絡合(he)效(xiao)應(ying)(ying)的(de)作用，改變了(le)固(gu)－液相界面的(de)性(xing)質(zhi)，即雙電(dian)層結構，增大了(le)電(dian)極(ji)(ji)反應(ying)(ying)的(de)壁壘，從而(er)在(zai)較大程度(du)上(shang)提高(gao)了(le)金屬(shu)離子化(hua)(hua)(hua)的(de)活化(hua)(hua)(hua)能和氫的(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)反應(ying)(ying)產生(sheng)了(le)一定的(de)抑制作用。有(you)(you)些(xie)有(you)(you)機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)大都是(shi)具(ju)有(you)(you)電(dian)化(hua)(hua)(hua)學惰(duo)性(xing)及分子中(zhong)含(han)(han)有(you)(you)極(ji)(ji)性(xing)基(ji)團的(de)胺(an)類、醛類、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)等(deng)有(you)(you)機(ji)表(biao)(biao)面活性(xing)劑(ji)，它的(de)分子都具(ju)有(you)(you)兩部(bu)分，一是(shi)非極(ji)(ji)性(xing)基(ji)團即憎水(shui)(shui)基(ji)，一般為碳氫鏈部(bu)分；二是(shi)極(ji)(ji)性(xing)基(ji)團即親水(shui)(shui)基(ji)，如(ru)羥基(ji)、羰基(ji)、磺酸基(ji)、氨(an)基(ji)、醚(mi)鍵等(deng)。緩(huan)蝕(shi)劑(ji)的(de)分子如(ru)果(guo)極(ji)(ji)性(xing)較弱，則主(zhu)要(yao)產生(sheng)物(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)小。如(ru)果(guo)分子極(ji)(ji)性(xing)較強，或含(han)(han)有(you)(you)多個極(ji)(ji)性(xing)基(ji)團的(de)，則主(zhu)要(yao)產生(sheng)化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)大，如(ru)羧酸、磺酸鹽、含(han)(han)氮化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)等(deng)。在(zai)較高(gao)酸度(du)（pH<1)的(de)浸蝕(shi)液中(zhong)，緩(huan)蝕(shi)劑(ji)在(zai)金屬(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)上(shang)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)比它在(zai)金屬(shu)潔(jie)凈基(ji)體上(shang)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)力(li)要(yao)小得多，同(tong)時還由于在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)（微觀陰極(ji)(ji)）上(shang)伴(ban)有(you)(you)不析出氫的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)去極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)作用，緩(huan)蝕(shi)劑(ji)對不銹鋼管(guan)表(biao)(biao)面的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜層的(de)溶(rong)解(jie)速(su)率無不利(li)影響。

2. 緩蝕劑的作(zuo)用(yong)效率

 緩蝕劑的作用(yong)效(xiao)率(lv)取決(jue)于其化學(xue)性(xing)質、濃度和(he)浸蝕液(ye)的組成(cheng)、酸(suan)度、溫度以(yi)及(ji)被浸蝕不銹(xiu)鋼管的化學(xue)成(cheng)分和(he)電極電位。

 a. 緩蝕劑(ji)的濃(nong)度(du)

 濃度增(zeng)加，其(qi)緩(huan)蝕(shi)效(xiao)率(lv)也有(you)所增(zeng)大(da)，但過高濃度時(shi)，緩(huan)蝕(shi)率(lv)會降低生產效(xiao)率(lv)，對(dui)有(you)機緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)來講，其(qi)含量(liang)在0.1%~0.2%之間。見圖2-2緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)濃度與(yu)緩(huan)蝕(shi)率(lv)的關系(xi)。圖中形象地表示：當緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)濃度達(da)到0.005%時(shi)，緩(huan)蝕(shi)率(lv)將(jiang)不再有(you)所升高。

 b. 溫度的影響

   溫度升高，使緩蝕劑(ji)的(de)吸附(fu)力降低(di)，并使形成的(de)阻(zu)化膜(mo)的(de)穩定性降低(di)，因此(ci)，對不銹(xiu)鋼(gang)管的(de)浸蝕處理，工作溫度不宜太高。

c. 酸液(ye)濃(nong)度對緩蝕率的影(ying)響

 幾種緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)不同濃度(du)的鹽酸(suan)(suan)溶液(ye)中(zhong)的緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效(xiao)果見(jian)(jian)表2-6, 幾種緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)不同濃度(du)的硫酸(suan)(suan)溶液(ye)中(zhong)的緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)見(jian)(jian)表2-7, 幾種緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑在(zai)鹽酸(suan)(suan)與氫氟酸(suan)(suan)混合酸(suan)(suan)中(zhong)的緩(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)見(jian)(jian)表2-8。

 d. 緩蝕劑分(fen)子中的親核性(xing)

  分(fen)子(zi)(zi)中(zhong)含(han)親(qin)核性(xing)(xing)很(hen)強的氨(an)氮、羧氧(yang)、羥(qian)氧(yang)等配體(ti)的多(duo)元陽離(li)子(zi)(zi)、非(fei)離(li)子(zi)(zi)、兩性(xing)(xing)表面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)能(neng)發揮很(hen)好的緩蝕和(he)增(zeng)光(guang)作用。由于(yu)不銹(xiu)鋼(gang)管在浸蝕電解質溶液中(zhong)去除表面(mian)氧(yang)化層(ceng)后帶的是負電荷，易吸(xi)附陽離(li)子(zi)(zi)表面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)和(he)在酸(suan)中(zhong)呈陽離(li)子(zi)(zi)特性(xing)(xing)的其他表面(mian)活性(xing)(xing)劑(ji)。其中(zhong)如(ru)煙(yan)酸(suan)、喹啉、安替比林(lin)，苯并咪(mi)唑、烏(wu)洛托品和(he)甘油(you)、三(san)乙醇胺、聚(ju)(ju)乙二醇、聚(ju)(ju)乙烯(xi)亞胺、檸檬(meng)酸(suan)、磺基水(shui)楊酸(suan)、環(huan)氧(yang)－醇胺系縮(suo)聚(ju)(ju)物(wu)，如(ru)DE、DPE以及(ji)HEDP等應用較多(duo)。而以含(han)氮雜環(huan)陽離(li)子(zi)(zi)活性(xing)(xing)劑(ji)和(he)能(neng)形成(cheng)翁(weng)離(li)子(zi)(zi)的高分(fen)子(zi)(zi)非(fei)離(li)子(zi)(zi)型(xing)活性(xing)(xing)劑(ji)為(wei)最(zui)好。

3. BMAT緩蝕劑

 浙江至德鋼業有限公司介紹了一種新型緩蝕劑－苯并咪唑類化合物BMAT,抑制316L不銹鋼、304不銹鋼、1Cr13、2Cr13等不銹鋼在(HCl)=5%中均勻腐蝕的性能和機理。BMAT濃度為3mmol/L,t=40℃，各種不銹鋼管在(HCl)=5%和w(HCl)=5%、c(BMAT)=3mmol/L中不銹鋼的腐蝕速率和BMAT的緩蝕率見表2-9。

 從表2-9 中可知，BMAT對(dui)上述(shu)不銹鋼(gang)管(guan)在(HCl)=5%的(de)(de)(de)溶液中均有(you)抑制(zhi)作(zuo)用(yong)，還表面緩蝕(shi)(shi)劑 BMAT 能(neng)有(you)效(xiao)抑制(zhi)局(ju)部(bu)微電池引起的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)。緩蝕(shi)(shi)劑隨合金中含碳量的(de)(de)(de)增加而相(xiang)應提高。

a. BMAT的(de)添加量(liang)對緩蝕(shi)劑的(de)影響

 圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的(de)曲線(xian)表(biao)明(ming)，每一(yi)種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管當(dang)BMAT 用量超過(guo)一(yi)定濃度時，緩蝕劑隨 BMAT濃度的(de)變化趨于平(ping)緩。可選擇的(de)最佳濃度：對(dui)316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管為 3 mmol/L ,對(dui)304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管為2 mmol/L，對(dui)2Cr13不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管為1 mmol/L。

b. 溫度對(dui)緩蝕率的(de)影(ying)響 

  表(biao)(biao)2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不同溫度(du)時的(de)(de)緩蝕率。從表(biao)(biao) 2-10 可見，隨著溫度(du)的(de)(de)升(sheng)高 ，BMAT在(zai)不銹鋼(gang)管上的(de)(de)緩蝕率呈增大的(de)(de)趨(qu)勢，表(biao)(biao)明吸附反應為吸熱反應。

4. BMAT緩蝕劑對抑(yi)制(zhi)酸(suan)洗應(ying)力腐蝕的(de)影響

 鹽酸作為酸洗液，含有大量的氯離子,對不銹鋼管會產生應力腐蝕開裂。為此，浙江至德鋼業有限公司研究了BMAT在(HCl)=5%的溶液中對不銹鋼管的應力腐蝕開裂的抑制作用，見表2-11的負載－拉伸實驗結果。

 從表2-11所列出的(de)評(ping)定指標分(fen)析，不(bu)論對何種(zhong)鋼(gang)(gang)，與在(zai)空(kong)氣中相比，在(zai)(HCl)=5%中其斷裂(lie)(lie)時(shi)間和最(zui)大(da)(da)應(ying)變(bian)都大(da)(da)大(da)(da)降低，斷裂(lie)(lie)時(shi)間的(de)縮短和最(zui)大(da)(da)應(ying)變(bian)的(de)減少，必然是由于在(zai)w(HCl)=5%中，不(bu)銹鋼(gang)(gang)管發生(sheng)了嚴(yan)重的(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)(lie)所致，加入BMAT后(hou)，兩(liang)種(zhong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)兩(liang)項評(ping)分(fen)指標都明(ming)顯改善(shan)。這(zhe)說明(ming)BMAT對不(bu)銹鋼(gang)(gang)管的(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂(lie)(lie)有優良的(de)抑(yi)制作用。