缓蚀剂主要应用于那些腐蚀程度中等或较轻系统的长期保护(如用于水溶液、大气及酸性气体系统) ,以及对某些强腐蚀介质的短期保护(如化学清洗) 。缓蚀剂有明显的选择性,除了与缓蚀剂本身的性质、结构等因素有关外,主要还包括金属和介质条件两方面。通常缓蚀剂的选用原则有以下几个方面:
1.缓蚀剂的浓度及协同作用
缓蚀率随缓蚀剂浓度的变化情况有三种:①缓蚀率随缓蚀剂浓度的增加而增加;②缓蚀率与缓蚀剂浓度间存在极值关系,当缓蚀剂浓度达到一定值时,缓蚀率最大,进一步增加浓度,缓蚀率反而下降;③用量不足时,发生加速腐蚀,如NaNO2等危险型缓蚀剂就属于这种情况。
单独使用一种缓蚀剂往往达不到良好的效果。多种缓蚀物质复配使用时常常比单独使用时的效果好得多,这种现象叫协同效应。产生协同效应的机理随体系而异,许多还不太清楚,一般考虑阴极型和阳极型复配、不同吸附基团的复配、缓蚀剂与增溶分散剂复配。通过复配获得高效多功能缓蚀剂,这是目前缓蚀剂研究的重点。
2.金属材料
金属材料种类不同,适用的缓蚀剂不同。例如,铁是过渡金属,具有空的d轨道,易接受电子,因此许多带孤对电子或π键基团的有机物对铁具有很好的缓蚀作用。但铜没有空的d轨道,因此对钢铁高效的缓蚀剂,对铜效果不好,甚至有害。
金属材料的纯度和表面状态会影响缓蚀剂的效率。一般来说,有机缓蚀剂对低纯度金属材料的缓蚀率高于对高纯度材料的缓蚀率。金属材料的表面粗糙度越高,缓蚀剂缓蚀率越高。
3.介质条件
介质不同需要选不同的缓蚀剂。一般中性水介质中多用无机缓蚀剂,以钝化型和沉淀型为主。酸性介质中采用有机缓蚀剂较多,以吸附型为主。油类介质中要选用油溶性吸附型缓蚀剂。选用气相缓蚀剂必须有一定的蒸气压和密封的环境。
介质流速对缓蚀剂作用的影响较复杂。一般情况下,腐蚀介质流速增加,腐蚀速率增加,缓蚀率下降。但在某些情况下,随着流速增加到一定值后,缓蚀剂有可能变成腐蚀促进剂。如三乙醇胺在2~4mol HCI溶液中,当流速超过0.8m·s-1时,碳钢的腐蚀速度远大于不加三乙醇胺时的腐蚀速度,KI也有类似的情况。若在静态条件下,缓蚀剂不能很好地均匀分布于介质中时,流速增加有利于缓蚀剂的均匀分布,形成完整的保护膜,缓蚀率上升。对于某些缓蚀剂,如冷却水缓蚀剂(由六偏磷酸钠和氯化锌构成) ,存在一个临界浓度值,当缓蚀剂浓度大于该值时,流速上升,缓蚀率增加;而浓度小于该值时,流速上升,缓蚀率下降。
温度对缓蚀剂缓蚀效果的影响不一。对于大多数有机缓蚀剂和无机缓蚀剂来说,温度升高,将会造成金属表面上的吸附减弱,或者形成的沉淀膜颗粒增大,粘附性能变差,使得缓蚀效果下降。而某些缓蚀剂,如二苄硫、二苄亚矾、碘化物等,温度升高有利于它们在金属表面形成反应产物膜或钝化膜,反而提高缓蚀率。也有一些缓蚀剂(如苯甲酸钠) 在一定的温度范围内缓蚀率不随温度变化。
4.环境保护
在缓蚀效率相近的前提下,必须考虑缓蚀剂对环境的污染和对生物的毒害作用,应尽量选择无毒的化学物质做缓蚀剂。
5.经济性
通过选择价格低廉的缓蚀剂,采用循环溶液体系,缓蚀剂与其他保护技术(如选材和阴极保护) 联合使用等方法,降低防腐蚀的成本。