緩蝕劑是一種在低濃度下能阻止或減緩金屬在環(huán)境介質(zhì)中腐蝕的物質(zhì)。緩蝕劑又叫作阻蝕劑、阻化劑或腐蝕抑制劑等。
緩蝕劑保護技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一項重要的防腐蝕技術(shù)，廣泛用在石油、冶金、化工、機械制造、動力和運輸?shù)炔块T。
緩蝕劑的品種繁多，常用的如亞硝酸鈉、鉻酸鹽、磷酸鹽、石油磺酸鋇、亞硝酸二環(huán)已胺等，至今尚難以有統(tǒng)一的分類方法。常見到的分類方法有以下幾種。
(1)陽極型緩蝕劑通過抑制腐蝕的陽極過程而阻滯金屬腐蝕的物質(zhì)。這種緩蝕劑通常是由其陰離子向金屬表面的陽極區(qū)遷移，氧化金屬使之鈍化，從而阻滯陽極過程。例如，中性介質(zhì)中的鉻酸鹽與亞硝酸鹽。一些非氧化型的緩蝕劑，例如苯甲酸鹽、正磷酸鹽、硅酸鹽等在中性介質(zhì)中，只有與溶解氧并存，才起到陽極抑制劑的作用。
(2)陰極型緩蝕劑通過抑制腐蝕的陰極過程而阻滯金屬腐蝕的物質(zhì)。這種緩蝕劑通常是由其陽離子向金屬表面的陰極區(qū)遷移，或者被陰極還原，或者與陰離子反應(yīng)而形成沉淀膜，使陰極過程受到阻滯。例如ZnSO4、Ca(HCO3)2、As3+、Sb3+可以分別和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被還原為As、Sb覆蓋在陰極表面，以阻滯腐蝕。
(3)混合型緩蝕劑這種緩蝕劑既可抑制陽極過程，又可抑制陰級過程。例如含氮和含硫的有機化合物。
(1)氧化膜型緩蝕劑通過使金屬表面形成致密的、附著力強的氧化膜而阻滯金屬腐蝕的物質(zhì)。例如，鉻酸鹽、重鉻酸鹽、亞硝酸鈉等。由于它們具有鈍化作用，故又稱為鈍化劑。
(2)沉淀膜型緩蝕劑由于與介質(zhì)中的有關(guān)離子反應(yīng)并在金屬表面生成有一定保護作用的沉淀膜，從而阻滯金屬腐蝕的物質(zhì)。例如在中性介質(zhì)中的硫酸鋅、聚磷酸鈉、碳酸氫鈣等。
(3)吸附膜型緩蝕劑能吸附在金屬表面形成吸附膜從而阻滯金屬腐蝕的物質(zhì)。例如酸性介質(zhì)中的許多有機化合物。
可分為水溶性的，如亞硝酸鹽、磷酸鹽、苯甲酸鹽等;油溶性的，如石油磺酸鋇、十二烯莖丁二酸等。
分為黑色金屬(如亞硝酸鹽、鉬酸鹽、胺等)、銅(如苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑等)、鋁(如硫脲、硅酸鹽等)、不銹鋼(如CdSO4、CaSO4等)緩蝕劑等。
此方法只適用于均勻腐蝕的緩蝕效率。對于孔蝕、應(yīng)力腐蝕等局部腐蝕要用評價局部腐蝕的方法來表示。
緩蝕劑的后效性能是指當緩蝕劑的濃度由其正常使用濃度大幅度降低時，緩蝕作用所能維持的時間。這個時間越長，緩蝕劑的后效性能越好，亦表示由緩蝕劑作用而產(chǎn)生的金屬表面保護膜的壽命越長。
在判定緩蝕劑的性能好壞時，首先要考察上述兩項指標。此外，它的毒性、成本、發(fā)泡性能等也應(yīng)加以考慮。
(1)保護效果好。采用合適的緩蝕劑及保護工藝，可以取得良好的保護效果，保護效率可達99%～100%。不但對金屬的均勻腐蝕可采用緩蝕劑保護，對應(yīng)力腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕與腐蝕疲勞等也可采用緩蝕劑保護。多種緩蝕劑的配合使用，還可以同時保護與腐蝕介質(zhì)接觸的多種金屬材料。緩蝕劑不僅可有效地減緩金屬的腐蝕，有時在保護金屬的機械強度、加工性能以及改善生產(chǎn)環(huán)境、降低原料消耗上也有一定的效果。
(2)使用方便，技術(shù)比較容易掌握;投資少，成本低，一般的中小企業(yè)較適宜使用。
(3)用途廣。緩蝕劑已用在各個工業(yè)部門。在工業(yè)水、海水、酸、石油、油脂、蒸汽冷凝管線、大氣以及鋼筋混凝土等環(huán)境中都已有應(yīng)用成功的報道，可以保護各種與介質(zhì)直接接觸的材料、設(shè)備、管道、閥門、泵和儀表等。緩蝕劑還可以和涂料、電化學保護等聯(lián)合使用。
(1)緩蝕劑對材料—環(huán)境體系有極強的針對性，要針對不同的體系通過實驗室及現(xiàn)場的試驗選擇緩蝕劑的配方和有關(guān)參數(shù)。
(4)對于不允許污染的產(chǎn)品及生產(chǎn)介質(zhì)的場合不宜采用，要考慮緩蝕劑對環(huán)境有無污染。
緩蝕作用的吸附理論認為緩蝕劑分子與金屬表面由于有靜電引力和分子間作用力而發(fā)生物理吸附。有的緩蝕劑分子還可以和金屬表面形成化學鍵而發(fā)生化學吸附。緩蝕劑分子吸附在金屬表面，形成了連續(xù)的吸附層，把腐蝕介質(zhì)與金屬表面隔離開，從而起到抑制腐蝕的作用。
成膜理論認為緩蝕劑所以能起緩蝕作用是由于它能在金屬表面生成一層難溶的保護膜。這種保護膜可以是緩蝕劑氧化金屬表面生成的氧化物膜，也可以是緩蝕劑與腐蝕介質(zhì)中的分子或離子反應(yīng)生成的沉淀膜。例如K2CrO4在中性水中可以氧化鐵的表面而生成氧化鐵鈍化膜。ZnSO4在中性水中可以在鐵表面生成Zn(OH)2沉淀膜。
根據(jù)電化學學說，認為緩蝕劑是通過加大腐蝕的陰極過程或陽極過程的阻力(即極化)，從而減緩金屬腐蝕的。
影響緩蝕劑的緩蝕作用因素是復雜的，可以分為材料、環(huán)境、緩蝕劑添加濃度以及設(shè)備結(jié)構(gòu)與力學因素等方面。
大多數(shù)緩蝕劑對金屬的緩蝕作用都有極強的針對性。在同種腐蝕介質(zhì)中，同一種添加劑對不同的金屬材料有不同的作用。例如，硫酸鹽對于水中的碳鋼是有腐蝕性的，而對于在帶Cl-水中的不銹鋼的孔蝕和應(yīng)力腐蝕卻有緩蝕作用。金屬表面有無潤滑油污染及腐蝕產(chǎn)物，粗糙度的大小都會影響緩蝕劑的使用效果。
(1)介質(zhì)的組成顯然這是極為重要的影響因素。緩蝕劑要根據(jù)材料—環(huán)境的組合進行選擇。緩蝕劑的性質(zhì)必須于介質(zhì)兼容，即不但可以分散于介質(zhì)中，而且不應(yīng)與介質(zhì)發(fā)生中和、氧化還原等反應(yīng)，從而造成緩蝕劑失效。要注意介質(zhì)中的雜質(zhì)離子對緩蝕作用可能產(chǎn)生的影響。例如，在中性介質(zhì)中的Cl-、SO42-等離子常常有重大的影響。
(2)介質(zhì)的pH值幾乎所有的緩蝕劑都有一個有效緩蝕作用的pH范圍。在中性介質(zhì)中，嚴格控制其pH值，是保證緩蝕劑持久有效的重要條件。例如，亞硝酸鈉在pH
(4)微生物當微生物存在于腐蝕環(huán)境時，由于微生物會從下述三個方面影響腐蝕與緩蝕作用，因此可能導致緩蝕劑失效。
②凝絮狀真菌的生長與積累會妨礙介質(zhì)的流動，使緩蝕劑不能均勻分散于金屬表面。
所有緩蝕劑都存在一個最低濃度值，只有緩蝕劑濃度大于此最低濃度值才具有一定的緩蝕效率。
(1)緩蝕效率隨緩蝕劑濃度增大而增大。許多緩蝕劑在酸性及濃度不大的中性溶液中都屬于這種情況。例如，在硫酸或鹽酸溶液中，若丁對碳鋼的緩蝕作用就是這樣。
(2)當緩蝕劑濃度達到某一值時，緩蝕效率出現(xiàn)最大值。例如，當硫化二乙二醇的濃度是2×10-2mol/L時，碳鋼在5mol/L HCl中的腐蝕速度降到最低值。
(3)當緩蝕劑濃度不足時，會加速均勻腐蝕或孔蝕。大部分氧化膜型緩蝕劑，如鉻酸鹽、亞硝酸鹽和過氧化氫等緩蝕劑，在用量不足時是危險的。因此，氧化膜型緩蝕劑又叫危險緩蝕劑。
緩蝕劑已用來保護工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、采暖設(shè)備與管道、飲用水系統(tǒng)、水冷卻器等。
所謂水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)是指通過添加具有緩蝕、消垢和殺菌滅藻作用的各種化學藥劑以控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢和生物繁殖，從而保證設(shè)備安全運轉(zhuǎn)的技術(shù)。
水質(zhì)處理中常用的緩蝕劑有：有機磷酸鹽、聚磷酸鹽、硅酸鹽、鋅鹽、鉻酸鹽和重鉻酸鹽等。
生產(chǎn)中金屬材料及設(shè)備和酸類的接觸是難免的。例如為了除去鋼鐵表面上的鐵鱗和鐵銹要進行酸浸;工業(yè)設(shè)備除垢除銹要酸洗;油井為了提高出油的速度，要向地下油層內(nèi)注入酸以溶解巖層;酸的貯運工具等。通常要采用酸性介質(zhì)的緩蝕劑以保護與酸接觸的金屬材料。酸性介質(zhì)的緩蝕劑可分為兩大類：
(2)有機緩蝕劑已研究作為酸性介質(zhì)緩蝕劑的有機化合物有醛、炔醇、有機酸等含碳氫氧的化合物;吡啶、喹啉、钅翁離子、胺、苯胺、哌啶、吡咯烷、嘧啶、硬脂酰胺等含氮的有機化合物;含硫的有機化合物;含磷的有機化合物等。許多酸性介質(zhì)緩蝕劑采用無機物與有機物多組分的復合物。
在原油、天然氣內(nèi)含有H2S、CO2有機酸等造成采油采氣的管道和設(shè)備的腐蝕，硫化氫中氫的存在使金屬穿孔或形成層狀剝落，更危險的是造成應(yīng)力腐蝕破裂與氫損傷。抗硫化氫氣體的緩蝕劑是研究最多的一類緩蝕劑，已有許多商品，如蘭4-A、咪唑啉、粗喹啉、1014、氧化松香胺等。
由于原油中含有無機鹽、硫化物、環(huán)烷酸等，對煉油廠中的常壓、減壓設(shè)備、管線和油罐等造成嚴重腐蝕，廣泛采用尼凡丁-18、Nacol 65 AC、4502等緩蝕劑加以控制。
由于緩蝕劑保護自身的局限性，它在化學工業(yè)過程中的應(yīng)用還不多，但也有一些成功的實例。
(1)熬堿鍋的防護燒堿溶液在鑄鐵制的熬堿鍋中蒸發(fā)，造成熬堿鍋的嚴重腐蝕和堿脆。以硝酸鈉為緩蝕劑，不僅延長設(shè)備的使用壽命，而且減少堿中Fe3+的含量和提高了堿的質(zhì)量。
(2)碳化塔的防護某些碳酸氫銨廠采用硫化鈉溶液預膜的方法減緩碳化塔及冷卻水箱的腐蝕。
(3)醋酸生產(chǎn)中不銹鋼設(shè)備的防護在醋酸蒸發(fā)器內(nèi)，加入H2O 1%作為緩蝕劑，可使不銹鋼設(shè)備的腐蝕速度大大下降。
(4)合成氨生產(chǎn)中苯菲爾脫碳系統(tǒng)的防護脫碳系統(tǒng)中的K2CO2-KHCO3-CO2介質(zhì)使碳鋼設(shè)備及管道嚴重腐蝕，特別是吸收CO2以后的溶液腐蝕性更強。采用含1%KVO3的苯菲爾脫碳液運轉(zhuǎn)一周，生成保護膜，再以0.6%KVO3的溶液維持生產(chǎn)。KVO3是陽極型緩蝕劑。
緩蝕劑用于防止大氣腐蝕，主要是把它制成氣相緩蝕劑、防銹油、防銹水和涂料等。
(1)氣相緩蝕劑本身具有一定蒸汽壓，在有限空間內(nèi)能抑制大氣或蒸汽對金屬腐蝕的緩蝕劑。已知的氣相緩蝕劑有幾百種，普遍應(yīng)用的也有幾十種。
①無機酸與有機酸的銨鹽例如苯甲酸銨、碳酸銨、亞硝酸二環(huán)己胺、亞硝酸二異丙基胺等。它們主要是鋼鐵的緩蝕劑，少數(shù)對Cu、Al也有緩蝕作用。
②硝基化合物及其胺鹽例如硝基甲烷、間硝基苯酚、α-硝基氮茂等。主要適合于黑色與有色金屬的緩蝕劑。
④混合型例如亞硝酸鈉+磷酸氫二銨+碳酸氫鈉、亞硝酸鈉+苯甲酸銨、亞硝酸鈉+烏洛托品、亞硝酸鈉+尿素等，適用于黑色金屬。
(2)防銹油有油溶性緩蝕劑的潤滑油和凡士林等油脂，可用于金屬的短期保護。防銹油是由基礎(chǔ)油脂+油溶性緩蝕劑+輔劑組成的。
國內(nèi)常用的油溶性緩蝕劑有石油磺酸鋇、二壬基萘磺酸鋇、十二烯基丁二酸、氧化石油脂及其皂類、硬脂肪鋁、環(huán)烷酸鋅、羊毛脂及其皂類、苯并、咪唑啉衍生物等。
(3)防銹水防銹水是水溶性的緩蝕劑與各種輔劑(消泡、增稠、浸潤等)的水溶液，通常用于短期的工序間防銹。
