在各種不同腐蝕類型中,大氣腐蝕是存在最廣泛的一種腐蝕,它造成的損失約占腐蝕總損失的 50% 以上。防護(hù)大氣腐蝕最有效的方法是將金屬從腐蝕環(huán)境中分離出來。目前,可以通過永久防護(hù)和臨時防護(hù)兩種方法實(shí)現(xiàn)對金屬的保護(hù)。永久防護(hù)包括使用合金、金屬涂層、電鍍、陰極保護(hù)和陽極保護(hù);臨時防護(hù)包括涂蠟、油脂、氣相緩蝕劑和干燥劑。
因氣相緩蝕劑的生產(chǎn)成本低、防腐蝕效率出色、使用、操作簡便,所以在保護(hù)金屬、合金等方面的應(yīng)用越來越受歡迎。同時,以氣相緩蝕劑為基礎(chǔ)的氣相防銹技術(shù)也得到了更多的應(yīng)用,這些技術(shù)提高了工作效率和金屬的使用壽命,降低了石油和天然氣、軍事、汽車、電子、電氣和其他工業(yè)部門的腐蝕防護(hù)總成本。

氣相緩蝕劑(VPI),又叫揮發(fā)性緩蝕劑(VCI),能在常溫下自動揮發(fā)出特殊氣體,依靠其揮發(fā)的緩蝕劑分子或基團(tuán)在金屬表面形成氧化膜、沉淀膜或分子及離子的吸附,從而抑制金屬腐蝕過程的電化學(xué)反應(yīng),減小腐蝕電流,達(dá)到緩蝕的目的。
與其它防腐蝕方法相比,氣相緩蝕劑具有以下優(yōu)點(diǎn):
但是,氣相緩蝕劑的使用期限較難預(yù)測,無法精確計(jì)算剩余的防護(hù)時間,導(dǎo)致存在浪費(fèi)或防護(hù)不到位的問題。

揮發(fā)性是氣相緩蝕劑發(fā)揮作用的前提,是氣相緩蝕劑一個重要的性能指標(biāo),決定了 VCI 防銹作用的誘導(dǎo)性、持久性和有效距離。不同氣相緩蝕劑因其飽和蒸氣壓和分子結(jié)構(gòu)的不同,揮發(fā)到金屬表面 的方式也各不相同,大致可分為兩種:
氣相緩蝕劑應(yīng)用于密閉或半密閉空間,需在一定溫度、持續(xù)時間內(nèi)確??臻g中氣相緩蝕劑維持一定濃度,能夠揮發(fā)吸附至金屬表面起緩蝕作用。因此 VCI 應(yīng)具有一定飽和蒸汽壓,其揮發(fā)性也由飽和蒸汽壓衡量。飽和蒸汽壓低的 VCI,有效作用距離短、揮發(fā)速度慢、誘導(dǎo)期長,會使金屬表面的 VCI 未達(dá)所需濃度前就被腐蝕,但具有更持久的防銹能力;飽和蒸汽壓大的 VCI,有效作用距離長、揮發(fā)速度快、誘導(dǎo)期短,能快速揮發(fā)至金屬表面抑制早期腐蝕過程,但因其揮發(fā)速度過快,耗量大,持久性能大大降低。故氣相緩蝕劑要有合適的飽和蒸汽壓才能達(dá)到最佳防護(hù)效果。
不同氣相緩蝕劑的蒸汽壓差別較大,如何根據(jù)氣相緩蝕劑的飽和蒸汽壓和使用要求,調(diào)控其揮發(fā)性,是一個重要的環(huán)節(jié),常用的方法有:(1)將具有不同揮發(fā)性的氣相緩蝕劑進(jìn)行復(fù)配從而改變其揮發(fā)性;(2) 將氣相緩蝕劑吸附在無機(jī)多孔載體上。
氣相緩蝕劑的溶解度對其應(yīng)用性能也有重要的影響。氣相緩蝕劑在溶液中需要有一定的溶解性,這樣才能快速飽和已吸濕的金屬表面。若溶解度過大,吸附在金屬表面的緩蝕劑分子會發(fā)生脫附現(xiàn)象,不 能形成有效的吸附膜;若溶解度過小,金屬表面的水介質(zhì)中能溶解的緩蝕劑過少,在金屬表面不能形成 有效、完整的吸附膜,有時不但達(dá)不到緩蝕的目的,反而會加速金屬腐蝕。
氣相緩蝕劑還可配成氣相緩蝕溶液使用,所以在溶劑中需要一定的溶解性,來滿足其使用需求。氣相緩蝕劑在有機(jī)溶劑中的溶解度,關(guān)系到其生產(chǎn)過程和使用過程,在生產(chǎn)過程中為提高氣相緩蝕劑的產(chǎn)率,要選擇對氣相緩蝕劑溶解性小的溶劑。

VCI 分子可以通過物理吸附或化學(xué)吸附或兩者兼有的方式吸附在金屬表面。物理吸附過程是帶電的金屬表面與 VCI 分子間發(fā)生靜電相互作用。化學(xué)吸附過程是通過 VCI 分子結(jié)構(gòu)中 P、N、O、S 等 原子的孤對電子與金屬表面進(jìn)行配位完成的。
金屬表面與 VCI 分子間相互作用的性質(zhì)可以利用各種吸附等溫線模型進(jìn)行討論,吸附等溫線在理解 VCI 分子吸附過程可以提供一些關(guān)鍵信息,可用于確定吸附自由能標(biāo)準(zhǔn)值及其與表面覆蓋率的關(guān)系。目前,主要用于氣相緩蝕劑吸附研究的平衡吸附等溫線有 Langmuir、Freundlich、Temkin、Floy-Huggins 等。其中Langmuir 吸附等溫線和 Freundlich 吸附等溫線應(yīng)用較廣泛,前者適用于均勻吸附過程,后者適用于非均相體系,特別是有機(jī)緩蝕劑。