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总体概况
大气腐蚀是指大气中的腐蚀性气体溶解在水中作用于金属表面所引起的腐蚀。大气腐蚀是金属腐蚀的基本类型,几乎所有与大气接触的金属材料都会受到大气腐蚀,大气腐蚀所造成的损失约占腐蚀总损失的一半以上,因此,开展大气腐蚀与防护的研究具有重要的意义。
气相缓蚀剂 (Vapor Phase Inhibitor,简称VPI),又叫挥发性缓蚀剂(Volatile Corrosion Inhibitor,简称VCI)或气相防锈剂,是一种在常温下能自动挥发出气体吸附在金属的表面,起抑制腐蚀的作用。缓蚀剂和金属之间不必直接接触,即使在大气中的氧气和水蒸汽同时存在时,也能起防蚀作用。在贮运金属制造的设备时,这种缓蚀剂可起暂时性的保护作用。金属制品应放置在密闭的空间中,例如密封在包装袋或包装箱中,且在气相缓蚀剂扩散的有效范围之间。
亚硝酸二环己胺已是工业上应用的气相缓蚀剂。肉桂酸酯和苯甲酸酯也可用作气相缓蚀剂。亚硝酸钠,亚硝酸钾或亚硝酸铁和有机酸胺类,如尿素和乙酰胺的混合物都可作为气相缓蚀剂。烷基胺释放出的蒸汽有保护作用,气相的胺类可防止银器失光。
胺类的碳酸盐,特别是环己胺的碳酸盐是优良的气相防锈剂,硝基苯酚也有类似的作用。把辛酸二环己基胺溶于矿物油中也可作气相缓蚀剂。对于许多胺类,酸类及它们的盐类的防蚀性能已作了比较。气相缓蚀剂的防蚀机理也已研究过。许多气相缓蚀剂的阻蚀性能已被研究,例如胺类的亚硝酸盐,带有阴离子表面活性剂的有机亚硝酸盐,胺类的碳酸盐,弱有机酸的胺盐,弱无机酸的胺盐,有机酸和胺类的络合物,苯甲酸酯类和肉桂酸酯,苯甲酸铵,胺类和亚硝酸盐的混合物,氨基醇酯类,硝基化合物,萘酸盐,硼酸盐, 邻苯二甲酸二丁酯,癸酸,胺类的铬酸盐和铬酸酯类, 酰基乙酸(如乙酰乙酸)在矿物油中或蜡中的分散体,二环己基胺和癸酸在矿物油中的溶液。在以前,樟脑是常用的气相缓蚀剂,现在已多半改用亚硝酸二环己基铵盐,铬酸二环己基胺也很常用,亚硝酸二苯甲基胺,苯甲酸单环己基胺,苯甲酸二环己基胺,碳酸单环己基胺和碳酸环己基胺盐也是黑色金属的有效气相缓蚀剂。
硝基苯甲酸盐,铬酸酯,叔丁醇和铬酸环己基胺可有效地保护有色金属。六次甲基四胺和间硝基苯甲酸可保护黑色金属。二环己基胺,丁胺,丙胺,单乙醇胺和二乙醇胺的间硝基苯甲酸盐则既可保护黑色金属,又可保护有色金属。苯基硫脲可保护钢铁,铜,黄铜和铝。四甲基硫脲的一硫化物对于铝有最好的保护性。
在博物馆中,常用气相缓蚀剂来保护古代文物。例如,常用环己胺的氨基甲酸酯保护古代的兵器。对于铜器时代的青铜器,如用溶剂型清漆来保护,涂料往往会改变青铜的绿锈外观。苯并三氮唑和硫醇基苯并三氮唑的溶液既可使古铜器或青铜器不受盐雾、声和高湿度的大气腐蚀,又可保持其表面的绿锈外貌。
亚硝酸钠加尿素和亚硝酸钠加乌洛托品(六亚甲基四胺)对于铁来说是良好的挥发性缓蚀剂。由亚硝酸钠、尿素和苯甲酸乙醇胺的混合物组成的挥发性缓蚀剂,能在金属表面形成亚硝酸钠和氨类的复盖层以保护金属,这一点已被证实。乌洛托品可以在金属表面形成刻蚀性甲酸。铬酸的环已胺盐和二环己胺盐的蒸汽对黑色金属和有色金属都有保护作用。油溶性的二环己基胺盐和合成脂肪酸(C10-C27)的混合物可保护钢、铸铁、青铜,在钢同铝、青铜接触,或铅和青铜接触时,有效期可长达3-5年。
挥发性缓蚀剂亚硝酸二环己基铁的中性溶液可增加阴极极性。挥发性缓蚀剂和非挥发性缓蚀剂之间,例如,在胺类和亚硝酸盐之间,水杨酸乙醇铁盐和亚硝酸二丙基铵之间存在着协同效应,可以联合使用。即使存在着安息香(二苯乙醇酮)和苯偶姻肟(C12H12O:NOH)时,还可以用亚硝酸二丙基铵来保护铜。
环己基胺、吗啉、碳酸环己胺、肉桂酸吗啉、苯甲酸环己基胺和亚硝酸二环己基胺等挥发性缓蚀剂都是阴极极化剂,它们可使铁的电势变为惰性。