8、腐蚀抑制剂：分类、选择与应用

腐蚀抑制剂：分类、选择与应用

1. 引言

腐蚀是金属与腐蚀性水环境（如空气、水分或土壤）相互作用，通过直接化学或电化学反应形成化合物，导致金属劣化的过程。多年来，腐蚀在几乎所有技术行业中都造成了人员伤亡和财产损失，被视为一个潜在的灾难性环境问题，需要持续研究以找到永久解决方案。在建筑、化工、汽车、机电、冶金和医疗等众多工程应用中，腐蚀不仅具有成本效益方面的影响，还涉及环境和安全问题。除了常用的防护层、涂层、阴极/阳极防护外，使用腐蚀抑制剂是避免金属和合金在腐蚀条件下劣化的最有效和直接的方法。当向腐蚀介质中加入少量腐蚀抑制剂时，它们会在金属表面形成单分子吸附层，阻止金属与腐蚀剂直接接触，从而减少或防止腐蚀。

2. 腐蚀的化学原理及不利影响

2.1 腐蚀机制

金属腐蚀主要有高温腐蚀和水相腐蚀两种机制。高温腐蚀是金属暴露在高温气体（如涡轮机和锅炉中的气体）中导致的腐蚀；水相腐蚀则是金属常与水、土壤、氯化物或电解质接触引发的腐蚀。水相腐蚀是一个电化学过程，包括阳极和阴极两个主要反应，这两个反应同时进行且相互补充，电子在其中起着重要作用。湿腐蚀遵循热力学定律和电化学动力学原理。而热腐蚀涉及保护性氧化层的形成，其腐蚀过程的动力学通常更为复杂，依赖于附着力、一致性、孔隙率、传导类型（离子或电子）和膜导电性等多个变量。

2.2 腐蚀反应示例

以铁（Fe）为例，阳极反应为：
[2Fe \to 2Fe^{2+} + 4e^-]
阴极反应则取决于溶液的pH值：
- 在酸性和除氧溶液中：
[H^+ + 2e^- \to H_2]
[O_2 + 2H_2O + 4e^- \to 4OH