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(xing)緩蝕劑的(de)作用機理
水(shui)溶(rong)性緩(huan)蝕劑的(de)作用機(ji)理是一般認(ren)為在金(jin)屬基體上生成了(le)：
①. 致密的氧化膜或吸附膜；
②. 難(nan)溶的金屬(shu)鹽(yan)類保護膜；
③. 難溶的絡合物覆蓋膜；
④. 其他的阻滯電極反應的物質。
大(da)(da)(da)多數不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管酸(suan)(suan)洗有(you)(you)機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)阻滯效(xiao)(xiao)應(ying)只有(you)(you)在(zai)酸(suan)(suan)性(xing)(xing)介質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)才相當大(da)(da)(da)，并(bing)且(qie)是由于(yu)特(te)性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)或(huo)絡合效(xiao)(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)(de)作用，改變了固－液相界面的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)，即(ji)雙電(dian)層(ceng)結構，增(zeng)大(da)(da)(da)了電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)反應(ying)的(de)(de)(de)(de)壁(bi)壘，從而在(zai)較(jiao)大(da)(da)(da)程度(du)上(shang)提(ti)高了金(jin)(jin)屬離子(zi)化的(de)(de)(de)(de)活(huo)化能和氫的(de)(de)(de)(de)超電(dian)壓，對電(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)反應(ying)產生了一(yi)定的(de)(de)(de)(de)抑制作用。有(you)(you)些有(you)(you)機(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)大(da)(da)(da)都(dou)是具(ju)有(you)(you)電(dian)化學惰性(xing)(xing)及分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)(you)極(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)胺類、醛類、雜環(huan)化合物等有(you)(you)機(ji)表面活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)(ji)，它(ta)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)都(dou)具(ju)有(you)(you)兩部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)，一(yi)是非極(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)團即(ji)憎水基(ji)(ji)，一(yi)般(ban)為碳氫鏈部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)；二是極(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)團即(ji)親(qin)水基(ji)(ji)，如(ru)(ru)羥基(ji)(ji)、羰(tang)基(ji)(ji)、磺酸(suan)(suan)基(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)、醚鍵(jian)等。緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)如(ru)(ru)果極(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)較(jiao)弱，則(ze)主(zhu)(zhu)要(yao)產生物理吸(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)小(xiao)。如(ru)(ru)果分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)極(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)較(jiao)強，或(huo)含(han)有(you)(you)多個極(ji)(ji)(ji)(ji)性(xing)(xing)基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)，則(ze)主(zhu)(zhu)要(yao)產生化學吸(xi)附(fu)(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)大(da)(da)(da)，如(ru)(ru)羧酸(suan)(suan)、磺酸(suan)(suan)鹽(yan)、含(han)氮化合物、雜環(huan)化合物等。在(zai)較(jiao)高酸(suan)(suan)度(du)（pH<1)的(de)(de)(de)(de)浸蝕(shi)液中(zhong)(zhong)，緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)在(zai)金(jin)(jin)屬氧化物上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)比它(ta)在(zai)金(jin)(jin)屬潔凈(jing)基(ji)(ji)體(ti)上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)力(li)要(yao)小(xiao)得多，同時還(huan)由于(yu)在(zai)氧化物（微觀陰極(ji)(ji)(ji)(ji)）上(shang)伴有(you)(you)不析出氫的(de)(de)(de)(de)氧化去極(ji)(ji)(ji)(ji)化作用，緩(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)(ji)對不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管表面的(de)(de)(de)(de)氧化膜層(ceng)的(de)(de)(de)(de)溶解速(su)率無不利影響。
2. 緩蝕劑的作用效(xiao)率
緩蝕劑(ji)的作(zuo)用效(xiao)率(lv)取(qu)決于其化學性質、濃度和浸(jin)蝕液的組成、酸度、溫度以及被浸(jin)蝕不(bu)銹鋼(gang)管的化學成分和電極電位。
a. 緩蝕劑的濃度
濃(nong)度增加，其(qi)緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)效率也有所增大，但過高(gao)(gao)濃(nong)度時，緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率會降低生產(chan)效率，對有機緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑來講，其(qi)含量在0.1%~0.2%之間。見(jian)圖2-2緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑濃(nong)度與緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率的關(guan)系(xi)。圖中(zhong)形(xing)象(xiang)地表(biao)示：當緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)劑濃(nong)度達到0.005%時，緩(huan)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率將不再有所升高(gao)(gao)。
b. 溫(wen)度的影響
溫度(du)升高，使(shi)緩蝕劑的吸附力降低，并使(shi)形(xing)成的阻化(hua)膜的穩(wen)定性降低，因此，對(dui)不(bu)銹鋼(gang)管的浸蝕處理，工(gong)作溫度(du)不(bu)宜太高。
c. 酸液濃(nong)度對(dui)緩(huan)蝕率的影響
幾(ji)種(zhong)緩蝕(shi)劑在(zai)不同濃度的(de)鹽酸(suan)溶液(ye)中(zhong)的(de)緩蝕(shi)效果見表(biao)(biao)2-6, 幾(ji)種(zhong)緩蝕(shi)劑在(zai)不同濃度的(de)硫酸(suan)溶液(ye)中(zhong)的(de)緩蝕(shi)率見表(biao)(biao)2-7, 幾(ji)種(zhong)緩蝕(shi)劑在(zai)鹽酸(suan)與(yu)氫氟酸(suan)混合酸(suan)中(zhong)的(de)緩蝕(shi)率見表(biao)(biao)2-8。
d. 緩蝕劑分子中的親核性
分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)中含(han)親核性(xing)(xing)(xing)很強的(de)氨氮(dan)、羧氧(yang)(yang)、羥氧(yang)(yang)等配體的(de)多元陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)、非離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)、兩性(xing)(xing)(xing)表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑能(neng)發揮很好(hao)的(de)緩(huan)蝕和增光作用。由于不銹(xiu)鋼管在浸蝕電解質溶液中去除表(biao)面(mian)氧(yang)(yang)化(hua)層后帶的(de)是負電荷，易吸附陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑和在酸(suan)中呈陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)特性(xing)(xing)(xing)的(de)其他表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑。其中如煙酸(suan)、喹啉、安(an)替比林，苯并咪唑、烏(wu)洛托品和甘(gan)油、三乙醇(chun)胺(an)、聚(ju)乙二醇(chun)、聚(ju)乙烯亞(ya)胺(an)、檸檬酸(suan)、磺(huang)基水楊酸(suan)、環(huan)氧(yang)(yang)－醇(chun)胺(an)系縮聚(ju)物，如DE、DPE以及(ji)HEDP等應(ying)用較多。而以含(han)氮(dan)雜環(huan)陽(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑和能(neng)形成翁離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)高分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)非離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)型活(huo)性(xing)(xing)(xing)劑為最好(hao)。
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(biao)2-9 中(zhong)可知，BMAT對上述不(bu)銹鋼管在(HCl)=5%的(de)(de)溶液(ye)中(zhong)均有抑制作用，還表(biao)面緩蝕(shi)劑 BMAT 能有效抑制局(ju)部微(wei)電池引起的(de)(de)腐蝕(shi)。緩蝕(shi)劑隨合金中(zhong)含碳(tan)量的(de)(de)增加而(er)相應提(ti)高。
a. BMAT的(de)添加量對緩蝕(shi)劑的(de)影響(xiang)
圖(tu)2-3、圖(tu)2-4、圖(tu)2-5三圖(tu)的(de)曲(qu)線(xian)表明(ming)，每一(yi)種不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)當BMAT 用(yong)量超過一(yi)定(ding)濃度(du)時，緩蝕劑隨 BMAT濃度(du)的(de)變化(hua)趨于平(ping)緩。可選擇(ze)的(de)最佳濃度(du)：對316L不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)為 3 mmol/L ,對304不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)為2 mmol/L，對2Cr13不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)為1 mmol/L。
b. 溫(wen)度(du)對緩蝕率的(de)影(ying)響
表2-10 列出添加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不(bu)(bu)同溫度時的(de)緩蝕(shi)率。從表 2-10 可(ke)見，隨著溫度的(de)升高 ，BMAT在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管上的(de)緩蝕(shi)率呈增大(da)的(de)趨勢(shi)，表明吸(xi)附反應為吸(xi)熱反應。
4. BMAT緩蝕劑對(dui)抑制酸洗應(ying)力腐蝕的影響
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(chu)的(de)(de)(de)(de)評定指(zhi)標(biao)分(fen)析，不論對何種鋼(gang)(gang)，與在(zai)空氣中(zhong)相比，在(zai)(HCl)=5%中(zhong)其斷裂時間和最(zui)大應(ying)變都大大降低(di)，斷裂時間的(de)(de)(de)(de)縮(suo)短和最(zui)大應(ying)變的(de)(de)(de)(de)減少，必然是由于在(zai)w(HCl)=5%中(zhong)，不銹鋼(gang)(gang)管發生了嚴重的(de)(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕開(kai)裂所致，加入BMAT后，兩種不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)兩項評分(fen)指(zhi)標(biao)都明(ming)顯改善(shan)。這說(shuo)明(ming)BMAT對不銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)(de)(de)應(ying)力腐(fu)蝕破裂有優良的(de)(de)(de)(de)抑制作用。
