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無機緩蝕劑的作用機理

    在電解質溶液中，金屬的腐蝕過程服從電化學過程，因此腐蝕的發生存在著陰極反應與陽極反應。陰極反應對應的是去極化劑接受電子的過程，最常見的兩種去極化劑為氫質子與氧氣，而陽極反應對應的是金屬的溶解過程。從腐蝕電化學原理分析，緩蝕劑加入后使得腐蝕反應的陽極過程或者陰極過程受到抑制，有些緩蝕劑可以同時抑制腐蝕反應的陰極與陽極過程。
    大多數無機型緩蝕劑主要使用在中性或偏堿性的介質環境中，它們通常對電極的陽極過程有顯著的抑制作用，通過使金屬表面鈍化或者在金屬表面形成沉積膜進而起到緩蝕作用。隨著緩蝕劑應用的發展，無機緩蝕劑的使用并未局限在中性或堿性介質中，如在酸性介質中添加碘化物、亞銅、亞銻鹽后，能顯著增強有機緩蝕劑的作用效果。有機緩蝕劑在酸性介質中的使用非常廣泛，它們通過物理或化學作用力吸附在金屬表面，通過改變雙電層結構，提高腐蝕反應活化能以及將腐蝕介質與金屬基體隔離，進而抑制腐蝕速率，有機緩蝕劑在中性介質中也取得了成功的應用，如有機磷酸鹽、苯鉀酸鹽、咪唑啉在工業水和油田污水處理的應用。

    上圖為陽極抑制型鈍化劑作用原理圖，當介質中存在陽極抑制型緩蝕劑時，極化曲線陽極部分從活化區轉為鈍化區，使得腐蝕電流密度顯著降低，而極化曲線的陰極部分并沒有顯著的改變。
(2)陰極型緩蝕劑
     介質中有陰極型緩蝕劑存在時，極化曲線的陰極部分塔菲爾斜率明顯增加，而陽極部分塔菲爾斜率卻沒有改變，這說明陰極型緩蝕劑主要增加了電極的陰極極化過程，這使得金屬的開路電位以及腐蝕電流密度均下降。陰極型緩蝕劑可以通過在金屬表面的陰極區成膜來增加陰極極化過程，也可以通過提高陰極反應的過電位從而抑制陰極反應，而在中性介質中，陰極過程主要為氧去極化過程為，因此也可以通過吸收體系中的氧來增加陰極反應的極化，根據陰極型緩蝕劑的不同作用原理，其可以進一步細分為以下幾種：
     A.成膜類陰極型緩蝕劑。這類陰極緩蝕劑通過與介質中的物質反應或者自身吸附，在金屬的陰極區間成膜，形成的膜能有效地抑制陰極去極化劑如O2、H+等向界面擴散，使得陰極去極化作用受到有效抑制，進而減緩了腐蝕速率。
     B.提高陰極反應過電位緩蝕劑。腐蝕反應的陰極過程大多為氫質子或氧的還原反應，這些陰極反應發生的電位均高于其理論的平衡電位，即存在過電位。特別是在酸性介質中，氫質子的還原反應在不同金屬上存在顯著的差異，而當介質中存在鉍、汞、銻等重金屬離子時，將會顯著提高氫質子的還原過電位，從而使陰極過程受到抑制，降低腐蝕反應速度。
     C.耗氧型陰極緩蝕劑。在中性介質中，腐蝕反應的陰極過程多為氧去極化過程，因此在介質中加入可以與氧發生反應的物質，則可降低介質中的氧含量，使陰極反應受到抑制，進而抑制腐蝕速率。
     (3)混合型緩蝕劑
該類型緩蝕劑對腐蝕的陰陽極反應均有明顯的抑制作用，由于加入混合型緩蝕劑后電極的陰陽極塔菲爾斜率同時增加，因此自腐蝕電位沒有顯著改變，但是腐蝕電流密度顯著降低，使得金屬腐蝕速度受到抑制。

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2013年7月31日

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