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)溶性緩蝕劑的作用機理

水(shui)溶性緩蝕劑的作用(yong)機理是一般認為在(zai)金屬基體上生成了：

 ①.  致密的(de)氧化膜或吸附膜；

 ②.  難溶的(de)金屬鹽類保(bao)護膜；

 ③.  難(nan)溶的絡(luo)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)銹鋼管(guan)酸(suan)洗有(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)阻滯效應只有(you)在(zai)酸(suan)性(xing)(xing)介質(zhi)中(zhong)才相當大(da)，并且是(shi)由(you)于特性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)或絡合(he)(he)(he)效應的(de)(de)作用，改變(bian)了固－液(ye)相界面(mian)(mian)的(de)(de)性(xing)(xing)質(zhi)，即(ji)雙電層結構，增大(da)了電極反應的(de)(de)壁壘，從(cong)而在(zai)較大(da)程(cheng)度上(shang)提高(gao)了金屬(shu)離子化(hua)(hua)的(de)(de)活(huo)(huo)化(hua)(hua)能(neng)和氫(qing)的(de)(de)超電壓，對(dui)電極反應產(chan)(chan)生(sheng)了一定的(de)(de)抑(yi)制作用。有(you)些有(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)大(da)都(dou)是(shi)具(ju)有(you)電化(hua)(hua)學(xue)惰性(xing)(xing)及分(fen)(fen)(fen)子中(zhong)含(han)有(you)極性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)胺類、醛類、雜環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)等(deng)有(you)機表面(mian)(mian)活(huo)(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)，它的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子都(dou)具(ju)有(you)兩部分(fen)(fen)(fen)，一是(shi)非極性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團即(ji)憎水(shui)基(ji)(ji)(ji)，一般為碳氫(qing)鏈部分(fen)(fen)(fen)；二是(shi)極性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團即(ji)親水(shui)基(ji)(ji)(ji)，如羥基(ji)(ji)(ji)、羰(tang)基(ji)(ji)(ji)、磺(huang)酸(suan)基(ji)(ji)(ji)、氨基(ji)(ji)(ji)、醚鍵等(deng)。緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子如果極性(xing)(xing)較弱(ruo)，則(ze)主(zhu)要產(chan)(chan)生(sheng)物(wu)(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)力小(xiao)。如果分(fen)(fen)(fen)子極性(xing)(xing)較強，或含(han)有(you)多個極性(xing)(xing)基(ji)(ji)(ji)團的(de)(de)，則(ze)主(zhu)要產(chan)(chan)生(sheng)化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)附(fu)(fu)，吸(xi)附(fu)(fu)力大(da)，如羧酸(suan)、磺(huang)酸(suan)鹽、含(han)氮化(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)、雜環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)等(deng)。在(zai)較高(gao)酸(suan)度（pH<1)的(de)(de)浸蝕(shi)液(ye)中(zhong)，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)在(zai)金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)上(shang)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)力比它在(zai)金屬(shu)潔凈基(ji)(ji)(ji)體上(shang)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)力要小(xiao)得多，同時(shi)還(huan)由(you)于在(zai)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)（微觀陰極）上(shang)伴(ban)有(you)不(bu)(bu)析(xi)出氫(qing)的(de)(de)氧化(hua)(hua)去極化(hua)(hua)作用，緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)(ji)對(dui)不(bu)(bu)銹鋼管(guan)表面(mian)(mian)的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)層的(de)(de)溶(rong)解速率無不(bu)(bu)利影響。

2. 緩蝕劑的作用效(xiao)率(lv)

 緩蝕(shi)劑的作用效(xiao)率取決(jue)于其(qi)化(hua)(hua)學性(xing)質(zhi)、濃(nong)度和浸蝕(shi)液的組成、酸度、溫度以及(ji)被浸蝕(shi)不銹鋼管的化(hua)(hua)學成分和電極電位。

 a. 緩蝕劑(ji)的濃(nong)度

 濃度(du)增加，其緩(huan)(huan)蝕(shi)效率(lv)(lv)也有(you)所(suo)(suo)增大，但過(guo)高(gao)濃度(du)時，緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)會(hui)降低生(sheng)產效率(lv)(lv)，對(dui)有(you)機緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)來(lai)講，其含量在0.1%~0.2%之間。見圖2-2緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)濃度(du)與緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)的關系。圖中形象地表示(shi)：當緩(huan)(huan)蝕(shi)劑(ji)濃度(du)達(da)到0.005%時，緩(huan)(huan)蝕(shi)率(lv)(lv)將不再有(you)所(suo)(suo)升高(gao)。

 b. 溫度的影響(xiang)

   溫度(du)(du)升高，使緩蝕劑的(de)吸附力(li)降低，并使形成的(de)阻化膜(mo)的(de)穩(wen)定(ding)性降低，因此(ci)，對不(bu)銹鋼(gang)管的(de)浸蝕處理，工作溫度(du)(du)不(bu)宜太高。

c. 酸液濃度(du)對緩蝕率的影響(xiang)

 幾種緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)在不(bu)同(tong)濃度的(de)鹽(yan)酸溶液中(zhong)的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)效果見(jian)表2-6, 幾種緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)在不(bu)同(tong)濃度的(de)硫酸溶液中(zhong)的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)見(jian)表2-7, 幾種緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)劑(ji)(ji)在鹽(yan)酸與氫氟酸混合酸中(zhong)的(de)緩(huan)(huan)(huan)蝕(shi)(shi)率(lv)見(jian)表2-8。

 d. 緩(huan)蝕劑(ji)分子中(zhong)的親核性

  分(fen)子(zi)(zi)中(zhong)(zhong)含親核性(xing)(xing)很(hen)強的(de)氨氮、羧氧、羥(qian)氧等配體的(de)多元陽(yang)離(li)子(zi)(zi)、非離(li)子(zi)(zi)、兩(liang)性(xing)(xing)表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)能發揮很(hen)好的(de)緩(huan)蝕和(he)增光(guang)作用(yong)。由于(yu)不銹鋼管(guan)在浸蝕電解質溶液中(zhong)(zhong)去除(chu)表(biao)(biao)面氧化層后帶的(de)是(shi)負電荷，易(yi)吸附陽(yang)離(li)子(zi)(zi)表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)和(he)在酸(suan)(suan)(suan)中(zhong)(zhong)呈陽(yang)離(li)子(zi)(zi)特(te)性(xing)(xing)的(de)其他(ta)表(biao)(biao)面活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)。其中(zhong)(zhong)如(ru)煙酸(suan)(suan)(suan)、喹啉、安替比林，苯并咪唑、烏洛托品和(he)甘油、三乙醇胺、聚乙二醇、聚乙烯亞胺、檸(ning)檬酸(suan)(suan)(suan)、磺(huang)基水(shui)楊酸(suan)(suan)(suan)、環氧－醇胺系縮(suo)聚物，如(ru)DE、DPE以(yi)及HEDP等應(ying)用(yong)較多。而以(yi)含氮雜環陽(yang)離(li)子(zi)(zi)活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(ji)和(he)能形成(cheng)翁離(li)子(zi)(zi)的(de)高分(fen)子(zi)(zi)非離(li)子(zi)(zi)型活(huo)性(xing)(xing)劑(ji)(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(biao)2-9 中(zhong)(zhong)可(ke)知，BMAT對(dui)上(shang)述不銹鋼管在(HCl)=5%的溶液中(zhong)(zhong)均有抑制作用，還表(biao)面緩(huan)蝕劑 BMAT 能(neng)有效抑制局部微電池引起的腐(fu)蝕。緩(huan)蝕劑隨(sui)合金中(zhong)(zhong)含碳量的增加而相應(ying)提高。

a. BMAT的添加量對緩蝕劑(ji)的影響

 圖(tu)(tu)2-3、圖(tu)(tu)2-4、圖(tu)(tu)2-5三圖(tu)(tu)的曲線表明，每一種不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)當BMAT 用量超(chao)過(guo)一定濃度時，緩蝕劑隨 BMAT濃度的變(bian)化(hua)趨于平緩。可(ke)選擇的最佳濃度：對(dui)316L不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)為(wei) 3 mmol/L ,對(dui)304不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)為(wei)2 mmol/L，對(dui)2Cr13不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)為(wei)1 mmol/L。

b. 溫度對緩蝕率的影響(xiang) 

  表2-10 列出(chu)添加 BMAT 3 mmol/L 在(zai)不同溫度時的(de)緩蝕(shi)率。從表 2-10 可見，隨著溫度的(de)升高 ，BMAT在(zai)不銹鋼管上的(de)緩蝕(shi)率呈增(zeng)大的(de)趨勢，表明(ming)吸(xi)附反(fan)應(ying)為吸(xi)熱反(fan)應(ying)。

4. BMAT緩(huan)蝕劑對抑制(zhi)酸洗應力腐蝕的影響(xiang)

 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(biao)2-11所(suo)列出的(de)評(ping)定指標分析，不(bu)論對何種(zhong)鋼(gang)(gang)，與在(zai)(zai)空(kong)氣中相比，在(zai)(zai)(HCl)=5%中其斷裂(lie)時(shi)間和最大(da)應(ying)變都(dou)大(da)大(da)降(jiang)低，斷裂(lie)時(shi)間的(de)縮短和最大(da)應(ying)變的(de)減少，必然是由于在(zai)(zai)w(HCl)=5%中，不(bu)銹鋼(gang)(gang)管發生了嚴重的(de)應(ying)力(li)腐蝕開裂(lie)所(suo)致，加(jia)入(ru)BMAT后(hou)，兩種(zhong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)兩項評(ping)分指標都(dou)明顯(xian)改善(shan)。這說明BMAT對不(bu)銹鋼(gang)(gang)管的(de)應(ying)力(li)腐蝕破(po)裂(lie)有優良的(de)抑(yi)制作(zuo)用。