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(shui)溶性(xing)緩蝕劑的作(zuo)用機理

水溶性緩蝕劑的(de)作(zuo)用機(ji)理是一般(ban)認為在(zai)金屬基體上生成了：

 ①.  致密(mi)的(de)氧(yang)化膜或吸附膜；

 ②.  難(nan)溶的金屬鹽類保護(hu)膜；

 ③.  難溶(rong)的絡合物覆蓋膜；

 ④.  其他的阻滯電極反應的物質。

  大(da)多數不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管酸(suan)(suan)洗(xi)有(you)(you)機緩蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)阻滯效應(ying)只有(you)(you)在(zai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)介(jie)質中(zhong)才相當(dang)大(da)，并(bing)且是(shi)由(you)于(yu)特(te)性(xing)(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)或絡(luo)合(he)效應(ying)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)，改變(bian)了固－液相界面的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質，即雙電層結(jie)構，增(zeng)大(da)了電極反應(ying)的(de)(de)壁壘，從(cong)而(er)在(zai)較大(da)程(cheng)度(du)上提(ti)高(gao)了金屬離(li)子(zi)化(hua)的(de)(de)活(huo)化(hua)能和氫的(de)(de)超電壓，對(dui)電極反應(ying)產(chan)生了一(yi)定的(de)(de)抑制作(zuo)用(yong)(yong)。有(you)(you)些有(you)(you)機緩蝕(shi)劑(ji)(ji)大(da)都(dou)是(shi)具有(you)(you)電化(hua)學惰性(xing)(xing)(xing)及分(fen)子(zi)中(zhong)含有(you)(you)極性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)胺類、醛(quan)類、雜環化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)等(deng)有(you)(you)機表面活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑(ji)(ji)，它的(de)(de)分(fen)子(zi)都(dou)具有(you)(you)兩部分(fen)，一(yi)是(shi)非極性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)即憎水(shui)基(ji)(ji)(ji)(ji)，一(yi)般為碳氫鏈部分(fen)；二是(shi)極性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)即親水(shui)基(ji)(ji)(ji)(ji)，如(ru)(ru)羥基(ji)(ji)(ji)(ji)、羰基(ji)(ji)(ji)(ji)、磺酸(suan)(suan)基(ji)(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)(ji)、醚鍵(jian)等(deng)。緩蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)分(fen)子(zi)如(ru)(ru)果(guo)極性(xing)(xing)(xing)較弱，則主要產(chan)生物(wu)(wu)(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)力(li)(li)小(xiao)。如(ru)(ru)果(guo)分(fen)子(zi)極性(xing)(xing)(xing)較強，或含有(you)(you)多個極性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)，則主要產(chan)生化(hua)學吸(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)力(li)(li)大(da)，如(ru)(ru)羧酸(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)鹽、含氮化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)、雜環化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)等(deng)。在(zai)較高(gao)酸(suan)(suan)度(du)（pH<1)的(de)(de)浸蝕(shi)液中(zhong)，緩蝕(shi)劑(ji)(ji)在(zai)金屬氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)上的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)力(li)(li)比它在(zai)金屬潔(jie)凈基(ji)(ji)(ji)(ji)體上的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)力(li)(li)要小(xiao)得多，同時還由(you)于(yu)在(zai)氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)（微觀陰極）上伴有(you)(you)不(bu)(bu)析出氫的(de)(de)氧化(hua)去(qu)極化(hua)作(zuo)用(yong)(yong)，緩蝕(shi)劑(ji)(ji)對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管表面的(de)(de)氧化(hua)膜(mo)層的(de)(de)溶解速率(lv)無不(bu)(bu)利(li)影響。

2. 緩蝕劑的作用效率

 緩蝕(shi)劑的(de)作用效率(lv)取決于其化學(xue)性質、濃度(du)和浸蝕(shi)液的(de)組(zu)成(cheng)、酸(suan)度(du)、溫度(du)以及被浸蝕(shi)不銹鋼管的(de)化學(xue)成(cheng)分和電(dian)極電(dian)位(wei)。

 a. 緩蝕劑的濃度

 濃(nong)度(du)增加，其緩蝕效(xiao)率(lv)(lv)(lv)也有(you)(you)所(suo)增大，但(dan)過高濃(nong)度(du)時(shi)，緩蝕率(lv)(lv)(lv)會降低生產效(xiao)率(lv)(lv)(lv)，對有(you)(you)機緩蝕劑來講，其含量在0.1%~0.2%之間。見圖2-2緩蝕劑濃(nong)度(du)與緩蝕率(lv)(lv)(lv)的(de)關(guan)系。圖中形象地表示：當緩蝕劑濃(nong)度(du)達(da)到0.005%時(shi)，緩蝕率(lv)(lv)(lv)將不(bu)再有(you)(you)所(suo)升高。

 b. 溫(wen)度(du)的影響(xiang)

   溫(wen)度升高(gao)，使緩蝕(shi)劑的吸(xi)附力降低，并使形成的阻化(hua)膜的穩定性降低，因(yin)此，對不(bu)銹鋼管(guan)的浸(jin)蝕(shi)處(chu)理，工作溫(wen)度不(bu)宜太高(gao)。

c. 酸液濃(nong)度對緩(huan)蝕率的影(ying)響

 幾(ji)(ji)種(zhong)緩(huan)(huan)蝕劑在不同濃度(du)的(de)鹽酸(suan)溶液中的(de)緩(huan)(huan)蝕效(xiao)果(guo)見(jian)(jian)表(biao)(biao)2-6, 幾(ji)(ji)種(zhong)緩(huan)(huan)蝕劑在不同濃度(du)的(de)硫酸(suan)溶液中的(de)緩(huan)(huan)蝕率見(jian)(jian)表(biao)(biao)2-7, 幾(ji)(ji)種(zhong)緩(huan)(huan)蝕劑在鹽酸(suan)與氫氟(fu)酸(suan)混合酸(suan)中的(de)緩(huan)(huan)蝕率見(jian)(jian)表(biao)(biao)2-8。

 d. 緩蝕劑(ji)分子中的親核性

  分子(zi)(zi)中含(han)親核性(xing)很(hen)強的(de)(de)(de)氨(an)氮(dan)、羧氧、羥氧等(deng)配體的(de)(de)(de)多元陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)、非離(li)(li)子(zi)(zi)、兩性(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)能(neng)發(fa)揮很(hen)好的(de)(de)(de)緩蝕和(he)增光作用(yong)。由于不(bu)銹鋼管在(zai)浸蝕電解質溶(rong)液中去(qu)除表(biao)(biao)面(mian)(mian)氧化層后帶的(de)(de)(de)是(shi)負(fu)電荷，易吸附陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)和(he)在(zai)酸(suan)中呈陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)特(te)性(xing)的(de)(de)(de)其他表(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)劑(ji)。其中如(ru)煙酸(suan)、喹啉、安替比林，苯并(bing)咪唑、烏洛托品和(he)甘油、三乙(yi)醇(chun)胺(an)、聚(ju)乙(yi)二(er)醇(chun)、聚(ju)乙(yi)烯亞胺(an)、檸檬酸(suan)、磺基水(shui)楊(yang)酸(suan)、環(huan)氧－醇(chun)胺(an)系縮聚(ju)物，如(ru)DE、DPE以及HEDP等(deng)應用(yong)較多。而以含(han)氮(dan)雜環(huan)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)活性(xing)劑(ji)和(he)能(neng)形成(cheng)翁離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)高分子(zi)(zi)非離(li)(li)子(zi)(zi)型活性(xing)劑(ji)為最好。

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對上述不銹鋼管在(HCl)=5%的溶液中均有抑(yi)制(zhi)作用，還表面緩(huan)蝕劑(ji) BMAT 能有效(xiao)抑(yi)制(zhi)局(ju)部微電池引起(qi)的腐(fu)蝕。緩(huan)蝕劑(ji)隨合金中含(han)碳(tan)量的增(zeng)加而相應(ying)提高。

a. BMAT的(de)添加量對緩蝕劑的(de)影響

 圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的曲線表明(ming)，每一種不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)當BMAT 用量超(chao)過一定濃度時(shi)，緩(huan)蝕劑(ji)隨 BMAT濃度的變化趨于平緩(huan)。可選擇的最佳濃度：對316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)為 3 mmol/L ,對304不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)為2 mmol/L，對2Cr13不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)為1 mmol/L。

b. 溫度(du)對緩(huan)蝕率的影響(xiang) 

  表2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不同溫(wen)度時的(de)緩蝕率。從表 2-10 可見，隨(sui)著溫(wen)度的(de)升高 ，BMAT在(zai)不銹鋼(gang)管上(shang)的(de)緩蝕率呈(cheng)增大的(de)趨勢，表明吸附(fu)反(fan)(fan)應(ying)為吸熱反(fan)(fan)應(ying)。

4. BMAT緩蝕劑對抑制酸洗應力腐(fu)蝕的影響

 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(cong)表2-11所列出的(de)(de)(de)(de)評(ping)定指標分析，不(bu)論對(dui)(dui)何種(zhong)鋼，與(yu)在空氣中相比，在(HCl)=5%中其斷裂(lie)時間和最(zui)大(da)應(ying)變都(dou)大(da)大(da)降低，斷裂(lie)時間的(de)(de)(de)(de)縮短(duan)和最(zui)大(da)應(ying)變的(de)(de)(de)(de)減少，必然(ran)是由于在w(HCl)=5%中，不(bu)銹(xiu)鋼管發生了嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)所致，加入BMAT后，兩(liang)(liang)種(zhong)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)兩(liang)(liang)項評(ping)分指標都(dou)明顯改善(shan)。這說明BMAT對(dui)(dui)不(bu)銹(xiu)鋼管的(de)(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)破裂(lie)有優良的(de)(de)(de)(de)抑制作用。