緩蝕劑的幾種緩蝕性能評價手段
1 掛片試驗法
失重法是一種經(jīng)典的腐蝕研究方法，也是一種非常可靠的緩蝕劑性能評價手段。該法通過測量金屬在添加緩蝕劑前后的腐蝕介質(zhì)中放置一定時間所損失的重量，從而求出金屬的腐蝕速度及緩蝕劑的緩蝕效率。用失重法評價腐蝕時，掛片結(jié)束后，試片表面經(jīng)常會有腐蝕產(chǎn)物附著，為了準確評價，需要將試片表面的腐蝕產(chǎn)物清洗掉。由于采用失重法評價緩蝕劑的緩蝕效果非常準確、簡單，因而應(yīng)用廣泛。通過失重掛片，評價科若星化工（http://www.corosi.net）的酸化緩蝕劑，取得了理想的結(jié)果，但是這種方法無法得到金屬腐蝕的瞬時速率，不能得知緩蝕劑對局部腐蝕的作用效果，也無法了解緩蝕劑對電極的陰陽極作用效果及對電極動力學(xué)行為的影響。
2 電化學(xué)方法
⑴ 穩(wěn)態(tài)電化學(xué)方法
在電解質(zhì)溶液中，腐蝕和緩蝕的本質(zhì)都是電化學(xué)性質(zhì)的，緩蝕作用是物質(zhì)在電化學(xué)界面上吸附的直接結(jié)果。可以利用電化學(xué)方法直接或間接地研究緩蝕的作用情況。隨著電化學(xué)測試技術(shù)的不斷發(fā)展，使其簡單、快速、信息豐富以及原位進行測量的特點更加突出，成為緩蝕劑研究的主流方法，特別是它已經(jīng)成為緩蝕劑機理研究的不可或缺的一種手段。其中穩(wěn)態(tài)電化學(xué)方法在腐蝕領(lǐng)域使用最為廣泛，它的測試技術(shù)簡單，結(jié)果分析直接，便于掌握，在理論與應(yīng)用研究中都具有較高的價值。電極極化曲線測試與極化電阻測試是最常用的兩種方法，在緩蝕劑篩選與研究中已廣為使用。但穩(wěn)態(tài)方法也存在著自身的不足，主要是測試時間長，對電極的干擾大，得到的信息少，原位測量困難。
⑵暫態(tài)電化學(xué)方法
暫態(tài)方法由于可以獲得界面過程信息，對體系擾動小，可以進行原位測量，因而倍受重視，尤其是現(xiàn)代電子技術(shù)和微型計算機的引入，基本上解決了測試速度、精度、穩(wěn)定性問題，也使得數(shù)據(jù)解析變得更為容易。這些都促進了暫態(tài)電化學(xué)方法的迅速普及。其中，在腐蝕研究中最為廣泛使用的暫態(tài)電化學(xué)方法是交流阻抗技術(shù)，該法利用小幅度正弦交變信號對電極進行擾動，并觀察體系在穩(wěn)態(tài)時對擾動的跟隨情況，同時測量電極的阻抗。由于可將電極過程以電阻、電容、電感等網(wǎng)絡(luò)組成的電化學(xué)等效電路來表示，因此交流阻抗技術(shù)實際上是研究RC電路在交流電作用下的特點和應(yīng)用。這種方法對于研究金屬的陽極溶解過程，測量腐蝕速度以及探討緩蝕劑對金屬腐蝕過程的影響具有獨特的優(yōu)越性。根據(jù)研究體系的頻響特征，對阻抗數(shù)據(jù)進行處理與分析，進而可以推斷電化學(xué)過程的性質(zhì)，計算各表征參數(shù)，如微分電容Cq，極化電阻Rp的值。
⑶電化學(xué)噪聲在緩蝕劑研究中的應(yīng)用
在腐蝕過程中，金屬電極的自腐蝕電位會發(fā)生隨機波動，而將兩個電極偶接時，電極間的電流也會發(fā)生隨機的波動，這種電位或電流的隨機波動被定義為電化學(xué)噪聲，電化學(xué)噪聲來自腐蝕系統(tǒng)，而與其他的干擾等無關(guān)。電化學(xué)噪聲不需要對體系施加任何擾動，其自然、真實地反映了金屬表面狀態(tài)及性能，是一種非常靈敏的無損、原位檢測方法。目前電化學(xué)噪聲作為一種新興的腐蝕研究、監(jiān)測收到取得了快速的發(fā)展。電化學(xué)噪聲測試方法相對于其他傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測或檢測技術(shù)具有許多顯著的優(yōu)勢。首先，電化學(xué)噪聲測試過程中不需要像其他電化學(xué)測試方法那樣對電極體系施加擾動，如極化曲線、交流阻抗等，因此電化學(xué)噪聲得出的結(jié)論更為真實、可信；其次，電化學(xué)噪聲技術(shù)不像交流阻抗測試，其無須滿足阻納的三個基本條件；第三，電化學(xué)噪聲技術(shù)不需要預(yù)先建立被測體系的電極過程模型；最后，檢測設(shè)備簡單，且可以實現(xiàn)遠距離監(jiān)測。我們通過電化學(xué)噪聲對科若星化工（http://www.corosi.net）的硫化氫緩蝕劑進行了成功的監(jiān)測。必須指出的是，由于電化學(xué)噪聲測試過程中沒有施加電化學(xué)擾動，因此通過電化學(xué)噪聲測試無法得到電極反應(yīng)過程的動力學(xué)參數(shù)等信息。電化學(xué)噪聲測試通常采用三電極體系進行，其中兩個為工作電極，且具有相同材質(zhì)，采用零電阻電流計將兩個工作電極偶合，記錄兩個工作電極之間的電流信號；另外一個電極為用來記錄偶合電位的參比電極。
電化學(xué)噪聲標準偏差(Standard Deviatinn)S，噪聲電阻Rn和點蝕指標PI等時這些參數(shù)可以反映腐蝕類型、腐蝕速率大小。
3 其他物理化學(xué)方法
⑴ 量氣法
對于陰極過程為氧氣或氫質(zhì)子還原的腐蝕反應(yīng)，腐蝕速度與氧氣的吸收量或氫氣的釋放量存在定量的關(guān)系，因此通過測量腐蝕反應(yīng)中氣體體積的變化量，就可以得出腐蝕速度，通過連續(xù)記錄氣體量的變化，可以得到腐蝕速度隨時間變化的曲線。通過比較添加緩蝕劑前后，氣體量的變化，可以得出緩蝕劑的緩蝕效果，同時利用量氣法還可以很好地研究陰極過程是吸氧反應(yīng)還是析氫反應(yīng)。使用該方法非常簡便，只要測量氣體的容器滿足了密封性要求，則評價腐蝕速度非常準確。
⑵量熱法
腐蝕反應(yīng)常常伴隨著熱的變化，腐蝕反應(yīng)吸收或釋放的熱會導(dǎo)致介質(zhì)的溫度發(fā)生改變，通過記錄添加緩蝕劑前后體系的溫度隨時間的變化曲線，定義反應(yīng)所達最高/最低溫度與起始溫度的差值之比為緩蝕效率。
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2013年8月15日
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