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. 水溶性緩蝕劑的(de)作用機理
水(shui)溶性(xing)緩(huan)蝕劑的作用機理是一般認為(wei)在金屬基體上生成了(le)：
①. 致密的氧化膜或(huo)吸附膜；
②. 難溶的(de)金屬鹽類保(bao)護膜；
③. 難溶(rong)的絡合物覆蓋(gai)膜(mo)；
④. 其他的阻滯電極反應的物質。
大(da)(da)多數不(bu)銹鋼管(guan)(guan)酸洗有(you)(you)(you)機緩(huan)(huan)蝕劑(ji)的(de)(de)阻(zu)滯效應只(zhi)有(you)(you)(you)在(zai)酸性(xing)(xing)(xing)介質(zhi)中(zhong)才相(xiang)當(dang)大(da)(da)，并且是由(you)于特性(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)附(fu)或絡(luo)合效應的(de)(de)作用(yong)(yong)，改(gai)變了(le)固－液相(xiang)界面的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)，即(ji)雙電層(ceng)結構，增大(da)(da)了(le)電極(ji)(ji)反應的(de)(de)壁壘，從而(er)在(zai)較(jiao)(jiao)大(da)(da)程度上(shang)提高(gao)了(le)金(jin)屬(shu)離子化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)活化(hua)(hua)(hua)能(neng)和(he)氫(qing)的(de)(de)超(chao)電壓，對(dui)電極(ji)(ji)反應產生(sheng)了(le)一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)抑(yi)制作用(yong)(yong)。有(you)(you)(you)些有(you)(you)(you)機緩(huan)(huan)蝕劑(ji)大(da)(da)都(dou)是具有(you)(you)(you)電化(hua)(hua)(hua)學惰性(xing)(xing)(xing)及分(fen)(fen)子中(zhong)含有(you)(you)(you)極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)胺類、醛類、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)合物等有(you)(you)(you)機表面活性(xing)(xing)(xing)劑(ji)，它的(de)(de)分(fen)(fen)子都(dou)具有(you)(you)(you)兩部分(fen)(fen)，一(yi)(yi)是非極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團即(ji)憎水基(ji)(ji)(ji)，一(yi)(yi)般為碳氫(qing)鏈部分(fen)(fen)；二(er)是極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團即(ji)親水基(ji)(ji)(ji)，如羥(qian)基(ji)(ji)(ji)、羰(tang)基(ji)(ji)(ji)、磺酸基(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)、醚鍵(jian)等。緩(huan)(huan)蝕劑(ji)的(de)(de)分(fen)(fen)子如果極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)弱，則主(zhu)要產生(sheng)物理(li)吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力小。如果分(fen)(fen)子極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)(jiao)強(qiang)，或含有(you)(you)(you)多個極(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)，則主(zhu)要產生(sheng)化(hua)(hua)(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)，吸(xi)(xi)附(fu)力大(da)(da)，如羧(suo)酸、磺酸鹽、含氮化(hua)(hua)(hua)合物、雜環(huan)化(hua)(hua)(hua)合物等。在(zai)較(jiao)(jiao)高(gao)酸度（pH<1)的(de)(de)浸蝕液中(zhong)，緩(huan)(huan)蝕劑(ji)在(zai)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物上(shang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力比它在(zai)金(jin)屬(shu)潔凈(jing)基(ji)(ji)(ji)體上(shang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)力要小得(de)多，同時(shi)還(huan)由(you)于在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物（微觀(guan)陰極(ji)(ji)）上(shang)伴(ban)有(you)(you)(you)不(bu)析出氫(qing)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)去極(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)作用(yong)(yong)，緩(huan)(huan)蝕劑(ji)對(dui)不(bu)銹鋼管(guan)(guan)表面的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜層(ceng)的(de)(de)溶(rong)解速率無不(bu)利影響。
2. 緩(huan)蝕(shi)劑的作用效率
緩蝕(shi)劑(ji)的(de)作(zuo)用效率取(qu)決于(yu)其(qi)化學(xue)性質(zhi)、濃度和(he)浸蝕(shi)液的(de)組成(cheng)、酸度、溫(wen)度以及(ji)被(bei)浸蝕(shi)不銹(xiu)鋼管的(de)化學(xue)成(cheng)分和(he)電極電位。
a. 緩蝕(shi)劑的濃度
濃度增(zeng)加，其緩(huan)蝕(shi)效率(lv)也有所增(zeng)大，但過高濃度時，緩(huan)蝕(shi)率(lv)會降低生產效率(lv)，對(dui)有機緩(huan)蝕(shi)劑來講(jiang)，其含量在0.1%~0.2%之(zhi)間。見圖2-2緩(huan)蝕(shi)劑濃度與緩(huan)蝕(shi)率(lv)的關(guan)系。圖中形象地表示：當緩(huan)蝕(shi)劑濃度達到0.005%時，緩(huan)蝕(shi)率(lv)將不(bu)再有所升高。
b. 溫度的影(ying)響
溫度(du)升高(gao)，使緩(huan)蝕劑的(de)吸附力降低(di)，并使形成的(de)阻化(hua)膜的(de)穩定性降低(di)，因此(ci)，對(dui)不銹鋼(gang)管的(de)浸蝕處理，工(gong)作溫度(du)不宜太高(gao)。
c. 酸液濃(nong)度對緩蝕率的(de)影響
幾種(zhong)緩(huan)蝕劑在不同(tong)濃(nong)(nong)度(du)的鹽酸(suan)溶液中的緩(huan)蝕效果(guo)見(jian)表(biao)(biao)2-6, 幾種(zhong)緩(huan)蝕劑在不同(tong)濃(nong)(nong)度(du)的硫酸(suan)溶液中的緩(huan)蝕率見(jian)表(biao)(biao)2-7, 幾種(zhong)緩(huan)蝕劑在鹽酸(suan)與氫氟酸(suan)混合酸(suan)中的緩(huan)蝕率見(jian)表(biao)(biao)2-8。
d. 緩蝕劑分子中的親(qin)核(he)性
分(fen)子(zi)(zi)中含親核性(xing)很強的(de)(de)氨氮、羧氧、羥氧等配體的(de)(de)多(duo)元(yuan)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)、非離(li)(li)子(zi)(zi)、兩性(xing)表面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)能(neng)發揮很好的(de)(de)緩蝕(shi)和(he)增(zeng)光作用。由于不(bu)銹鋼管(guan)在(zai)浸(jin)蝕(shi)電解質溶液(ye)中去除表面(mian)氧化(hua)層后帶的(de)(de)是負電荷，易吸(xi)附陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)表面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)和(he)在(zai)酸中呈陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)特性(xing)的(de)(de)其(qi)他表面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)。其(qi)中如(ru)煙酸、喹(kui)啉(lin)、安(an)替(ti)比林(lin)，苯并咪唑、烏洛托(tuo)品(pin)和(he)甘油(you)、三(san)乙(yi)醇胺(an)、聚乙(yi)二醇、聚乙(yi)烯亞胺(an)、檸(ning)檬酸、磺基(ji)水楊(yang)酸、環(huan)氧－醇胺(an)系縮聚物，如(ru)DE、DPE以及HEDP等應用較多(duo)。而以含氮雜環(huan)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)和(he)能(neng)形(xing)成翁離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)高分(fen)子(zi)(zi)非離(li)(li)子(zi)(zi)型活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)為(wei)最好。
3. BMAT緩(huan)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(zhi)，BMAT對(dui)上述不(bu)銹(xiu)鋼管在(HCl)=5%的溶(rong)液中均有抑制作用，還表面緩蝕劑(ji)(ji) BMAT 能有效抑制局(ju)部微電池引起的腐蝕。緩蝕劑(ji)(ji)隨合金中含碳量的增(zeng)加而相應提高。
a. BMAT的(de)添加量對緩蝕劑的(de)影響
圖2-3、圖2-4、圖2-5三圖的(de)(de)曲線表(biao)明，每一種不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)當BMAT 用(yong)量超(chao)過一定濃度(du)時，緩蝕劑隨 BMAT濃度(du)的(de)(de)變化趨于(yu)平緩。可選擇的(de)(de)最佳濃度(du)：對316L不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei) 3 mmol/L ,對304不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)2 mmol/L，對2Cr13不(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)1 mmol/L。
b. 溫度對(dui)緩蝕(shi)率的影響
表(biao)2-10 列(lie)出添加 BMAT 3 mmol/L 在不同溫(wen)度(du)時的緩蝕率。從(cong)表(biao) 2-10 可(ke)見，隨(sui)著溫(wen)度(du)的升高(gao) ，BMAT在不銹鋼管(guan)上的緩蝕率呈增大的趨勢，表(biao)明(ming)吸附反(fan)應為吸熱(re)反(fan)應。
4. BMAT緩(huan)蝕劑對抑制酸洗應(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。
從表2-11所(suo)(suo)列(lie)出的(de)評定指標(biao)分析，不(bu)(bu)論對何(he)種鋼(gang)，與在(zai)空氣中(zhong)相(xiang)比，在(zai)(HCl)=5%中(zhong)其斷(duan)裂時(shi)間和最(zui)大應變都大大降低，斷(duan)裂時(shi)間的(de)縮短(duan)和最(zui)大應變的(de)減(jian)少，必然是(shi)由于在(zai)w(HCl)=5%中(zhong)，不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)發(fa)生了嚴重的(de)應力腐(fu)蝕開裂所(suo)(suo)致，加入BMAT后(hou)，兩種不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)兩項(xiang)評分指標(biao)都明顯改善(shan)。這說明BMAT對不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)的(de)應力腐(fu)蝕破裂有(you)優良的(de)抑(yi)制作用。
