用緩蝕劑防止金屬銹蝕，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，效果顯著，已廣泛用于金屬防腐蝕領(lǐng)域。對(duì)于暫時(shí)性防銹材料中所用的緩蝕劑，人們習(xí)慣稱其為防銹添加劑。
緩蝕劑的種類較多，作用原理也不盡相同，并且有的還一劑多功能，因此，很難按某一具體的方式既能嚴(yán)格地將眾多緩蝕劑分門別類，又能反映出緩蝕劑的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和緩蝕機(jī)理。因此，通常從不同的側(cè)面對(duì)它們進(jìn)行分類，常見的分類方法有：
⑴按化學(xué)成分分類：無(wú)機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑。
⑵按電化學(xué)作用機(jī)理分類：陽(yáng)極抑制型緩蝕劑、陰極抑制型緩蝕劑和混合抑制型緩蝕劑。
⑶按介質(zhì)的pH值分類：酸性介質(zhì)緩蝕劑、中性介質(zhì)緩蝕劑和堿性介質(zhì)緩蝕劑。
⑷按被保護(hù)金屬分類：黑色金屬緩蝕劑、銅及銅合金緩蝕劑、鋁及鋁合金緩蝕劑等。
⑸按物理狀態(tài)分類：水溶性緩蝕劑、油溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑。
所謂暫時(shí)性防銹材料，并非指這些材料的防銹有效期短，而是在必要時(shí)，可容易將它們從金屬表面去除掉。
常用的暫時(shí)性防銹材料主要有：水基防銹劑、防銹油脂和氣相防銹材料。為方便起見，下面就按水溶性緩蝕劑、油溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑的分類方法對(duì)常用的緩蝕劑作簡(jiǎn)要介紹。
水溶性緩蝕劑就是能溶解于水中的一類緩蝕劑。金屬在潮濕的大氣中或浸在水中是極易發(fā)生銹蝕的，原因是在金屬表面形成水膜，為電化學(xué)腐蝕提供了條件，若在水中加入少量特定的水溶性緩蝕劑，就可抑制電化學(xué)過(guò)程，就可減緩或防止金屬銹蝕。常見的這類緩蝕劑如表2-1所示：
表2-1 常用的水溶性防銹添加劑
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名 稱 |
分子式 |
簡(jiǎn)要說(shuō)明 |
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鎢酸鈉 |
NaWO4 |
用于水基防銹劑和水基切削液，有鈍化作用 |
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鉬酸鈉 |
NaMoO4 |
用于水基防銹劑和水基切削液，有鈍化作用 |
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無(wú)水碳酸鈉 |
Na2CO3 |
常與其它緩蝕劑復(fù)合使用，調(diào)節(jié)溶液的pH值 |
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磷酸鈉 |
Na3PO4 |
常與其它復(fù)合，用于水基防銹劑和合成切削液 |
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三聚磷酸鈉 |
Na5P3O10 |
常與其它復(fù)合，用于水基防銹劑和合成切削液 |
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硅酸鈉 |
Na2SiO3 |
用于鋁、鐵, 但在中性介質(zhì)中的穩(wěn)定性較差,易析出 |
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苯甲酸鈉 |
C6H5COONa |
有防銹和防腐作用 |
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一乙醇胺 |
HOCH2CH2NH2 |
常與脂肪酸、硼酸、苯甲酸等復(fù)合使用 |
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二乙醇胺 |
(HOCH2CH2)2NH |
常與脂肪酸等生成酰胺后使用 |
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三乙醇胺 |
(HOCH2CH2)3N |
可單獨(dú)使用也可復(fù)合使用，常用于切削液和水基防銹 |
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癸二酸 |
C10O4H18 |
常與三乙醇胺等醇胺類水溶性緩蝕劑復(fù)合使用 |
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十一碳烯二酸 |
C11O4H18 |
常與醇胺類水溶性緩蝕劑復(fù)合使用 |
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尿素 |
CO(NH2)2 |
常與其它水溶性緩蝕劑復(fù)合使用，使用濃度較高 |
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苯駢三氮唑 |
C6H5N3 |
用于銅及其合金，50ppm即有較好的緩蝕效果 |
水溶性緩蝕劑的防銹原理可分三類：
⑴在金屬表面形成致密的氧化膜。這類緩蝕劑能和金屬表面發(fā)生反應(yīng)，形成一層不溶性的致密的氧化保護(hù)膜，從而阻止金屬的陽(yáng)極過(guò)程，減緩或終止腐蝕的電化學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的保護(hù)。這類緩蝕劑也可能吸附在金屬表面的活性點(diǎn)，降低金屬表面的反應(yīng)活性而起緩蝕作用,如鉬酸鹽和鎢酸鹽就屬這一類緩蝕劑。
⑵在金屬表面生成難溶的鹽類保護(hù)膜。緩蝕劑分子能與金屬上溶下來(lái)的金屬離子作用而生成難溶的鹽，沉積在金屬的表面，形成一層致密的保護(hù)層，阻止金屬的進(jìn)一步溶解，起保護(hù)作用，如磷酸鹽和硅酸鹽就屬于這一類緩蝕劑。
⑶生成難溶的絡(luò)合物覆蓋膜。這類緩蝕劑的分子中大多含有N、O、S等元素的雜環(huán)基團(tuán)，它們能與金屬表面的金屬原子或金屬表面附近的金屬離子絡(luò)合，附著在金屬的表面形成一層難溶的絡(luò)合物保護(hù)膜，阻止金屬的溶解，起緩蝕作用。苯駢三氮唑?qū)︺~的緩蝕就屬于這一類。
為了充分發(fā)揮各種緩蝕劑的作用，實(shí)現(xiàn)正的協(xié)同效果，通常將多種緩蝕劑復(fù)合使用，因此，在金屬緩蝕防護(hù)中各種緩蝕作用可能同時(shí)存在。
油溶性緩蝕劑是一種當(dāng)其以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诨A(chǔ)油中時(shí)可以防止或明顯減緩金屬銹蝕的油溶性化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物。
油溶性緩蝕劑是防銹油、脂中的主要添加劑，是油的表面活性劑，這類緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)通常是具有結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性，一般由極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)組成，常見的極性基團(tuán)有：—OH、—NH2、—COO—、 等，它們與水和金屬離子有親和力；非極性基團(tuán)一般為烴基，它有親油性，有的緩蝕劑由多個(gè)極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)組成。按極性基團(tuán)的種類可將油溶性緩蝕劑分成五大類：磺酸鹽及其含硫化合物、胺類及其它含氮化合物、酯類化合物、羧酸及其金屬皂、含磷化合物及其它。常用的油溶性緩蝕劑如表2-2所示。
表2-2 常用的油溶性緩蝕劑
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緩蝕劑名稱 |
簡(jiǎn)要說(shuō)明 |
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石油磺酸鋇 |
優(yōu)良的抗?jié)駸岷捅砻嫖侥芰? 是防銹油中的主添加劑，由于其原料來(lái)源受限，現(xiàn)已逐漸被合成重烷基磺酸鋇替代 |
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石油磺酸鈉 |
乳化性和防銹性好，原料來(lái)源受限，現(xiàn)已基本上被合成磺酸鈉替代 |
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石油磺酸鈣 |
常用其過(guò)堿性化合物，有清凈分散性，同時(shí)能中和油中的酸性物質(zhì)，可用于成型油的防銹，抗大氣性差 |
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二壬基萘磺酸鋇 |
防銹性能與石油磺酸鋇相似，但有效含量高，是防銹油脂中的主添加劑 |
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N-油酰肌胺酸 |
在金屬表面的吸附能力強(qiáng)，有較好的抗?jié)駸岷涂果}霧能力，常與其它添加劑成鹽后用于防銹油脂，抗大氣性能不及石油磺酸鹽 |
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N-油酰肌胺酸十八胺 |
在金屬表面的吸附能力強(qiáng)，有較好的抗?jié)駸岷涂果}霧能力，但在油中的溶解度低 |
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苯駢三氮唑 |
是銅及其合金的有效緩蝕劑，常用司本-80或鄰苯二甲酸二丁酯等助溶劑將其溶入油中 |
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苯駢三氮唑十八胺 |
油溶性較好，對(duì)銅及其合金及黑色金屬均有防護(hù)防銹效果 |
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N,N-（雙苯駢三氮唑亞甲基）月桂胺 |
油溶性較好，對(duì)銅及其合金及黑色金屬均有防護(hù)防銹效果 |
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十二烷基 苯駢三氮唑 |
油溶性較好，對(duì)銅及其合金和黑色金屬均有防護(hù)防銹效果 |
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苯駢三氮唑二環(huán)已胺 |
溶于油，對(duì)黑色金屬和銅及其合金均有氣相和油相防護(hù)防銹性，用于配制氣相防銹油 |
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N－乙?；今壢?/span> |
比苯駢三氮唑的油溶性好，在防銹油中作銅及其合金的緩蝕劑 |
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2－氨基乙基十七烯基咪唑啉 |
咪唑啉類防銹添加劑對(duì)黑色金屬有較好的抗?jié)駸岷涂果}霧性,但抗大氣性能不及磺酸鹽類防銹添加劑 |
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2－氨基乙基十七烯基咪唑啉油酸鹽 |
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2－氨基乙基十七烯基咪唑啉十二烯基丁二酸鹽 |
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2－氨基乙基十七烯基咪唑啉N－油酰肌氨酸鹽 |
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司本-80 |
較好的抗?jié)駸嵝阅?乳化能力強(qiáng),常作其它防銹添加劑的助劑，但使防銹油更易吸濕，抗大氣性能差 |
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十二烯基丁二酸 |
表面吸附能力強(qiáng),是防銹油中的常用添加劑，但呈酸性,常與其它防銹添加劑配合使用 |
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十二烯基丁二酸半甲酯 |
性能與十二烯基丁二酸相近,由于其中一個(gè)羧基成酯后酸值降低,可適當(dāng)增加其在配方中的用量,但吸附能力下降 |
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環(huán)烷酸鋅 |
極易溶于礦物油中，較好的抗?jié)駸嵝阅?由于制造工藝等原因,色較深,味較重 |
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十二烷基酸性磷酸酯 |
表面吸附能力強(qiáng),呈酸性,常與其它堿性防銹添加劑配合使用 |
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聚氧乙烯烷基醚酸性磷酸酯 |
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T8-MC防銹潤(rùn)滑添加劑 |
較好的潤(rùn)滑性和防銹性,可與堿性添加劑配合用于配制防銹潤(rùn)滑兩用油 |
油溶性緩蝕劑的作用機(jī)理常用吸附理論來(lái)解釋：金屬晶體中的原子相互是以金屬鍵結(jié)合的，其內(nèi)部的原子與表面的原子所受到的作用力是不同的，內(nèi)部的原子在各個(gè)方向上所受到的作用力是相同的，而表面上的原子受內(nèi)部原子對(duì)它的引力遠(yuǎn)大于外部氣體分子或液體分子對(duì)它的吸引力，結(jié)果使表面原子受到一個(gè)向內(nèi)的合力，即表面原子所受到的作用力是不平衡的，表面自由能很大，是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)外界分子因各種原因到達(dá)金屬表面時(shí)，就會(huì)被表面吸附，使表面自由能在一定程度上得到了降低，趨向穩(wěn)定。吸附理論認(rèn)為，緩蝕劑對(duì)金屬的緩蝕作用，就是緩蝕劑分子在金屬表面上被吸附的結(jié)果。按緩蝕劑分子與金屬表面間的作用力的不同，吸附有物理吸附、化學(xué)吸附、沉淀吸附和感應(yīng)吸附。
按照吸附理論，溶入油中的緩蝕劑，部分以單分子分散在油中，部分則以膠束狀態(tài)存在于油中（見圖2-1油溶性緩蝕劑在油膜中的分布簡(jiǎn)圖）。分散狀態(tài)的緩蝕劑分子的極性基團(tuán)按上述各種吸附方式密集地吸附在金屬表面上，同時(shí)非極性基團(tuán)的一端伸向油中。非極性的基礎(chǔ)油分子鏈插入吸附在金屬表面上的相鄰兩個(gè)緩蝕劑分子的非極性端之間，加強(qiáng)了緩蝕劑分子的吸附層。由于表面競(jìng)爭(zhēng)作用，這些緩蝕劑可將原來(lái)吸附在金屬表面上的有害物質(zhì)趕走，形成緩蝕劑吸附層，一旦形成一層完整牢固的吸附層，就將油中的有害物與金屬表面隔離；緩蝕劑分子還在油與大氣或其它介質(zhì)的界面上也形成了一層定向吸附層，起屏蔽作用；此外，分散在油中的緩蝕劑膠束可將油中的有害物質(zhì)收集包裹在其中，避免有害物對(duì)金屬的侵蝕。
氣相緩蝕劑又叫揮發(fā)性緩蝕劑，它是一類在常溫下能揮發(fā)而充滿整個(gè)包裝空間、吸附在金屬表面起阻滯金屬腐蝕作用的化合物或混合物。
與其它緩蝕劑比較，氣相緩蝕劑有如下特點(diǎn)：
⑴依靠緩蝕劑本身?yè)]發(fā)的氣體起緩蝕作用。緩蝕劑氣體無(wú)孔不入，故對(duì)于表面不平、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有細(xì)小孔隙的制件或組合件很適用。
⑵使用方便，啟封容易，勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高。與防銹油封存相比，能省掉包裝前的涂油和啟封后的清洗，最適合于工具、零部件、軍械的封存防銹。
⑶防銹期長(zhǎng)。用氣相緩蝕劑封存防銹，在密封情況下防銹期可達(dá)10年以上。氣相緩蝕劑也可用于工序間的短期防銹。由于氣相緩蝕劑有上述優(yōu)點(diǎn)，在金屬防銹領(lǐng)域的應(yīng)用面不斷拓寬，量不斷增加。常用的氣相緩蝕劑見表2-3。
表2-3 常用的氣相緩蝕劑
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名 稱 |
分子式 |
簡(jiǎn)要說(shuō)明 |
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辛酸三丁胺 |
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對(duì)黑色金屬有較好防銹性，油溶性隨羧酸碳原子數(shù)的增加而增加，常需與助溶劑配合用于配制氣相防銹油 |
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癸酸三丁胺 |
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月桂酸三丁胺 |
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辛酸二環(huán)已胺 |
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油溶性較好，常用于配制黑色金屬用氣相防銹油 |
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苯甲酸鈉 |
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用于制作氣相防銹紙、氣相防銹粉劑或片劑，配制水基防銹劑和金屬加工液 |
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苯甲酸銨 |
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用于制作氣相防銹紙、氣相防銹粉劑或片劑 |
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苯甲酸單乙醇胺 |
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苯駢三氮唑 |
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對(duì)銅及其合金用氣相防銹紙、氣相防銹粉劑或片劑 |
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苯三唑三丁胺 |
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常與助溶劑配合用于配制氣相防銹油，對(duì)黑色金屬和銅及其合金均有效，也可用于制作氣相防銹粉劑或片劑 |
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苯駢三氮唑二環(huán)已胺 |
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溶于油，對(duì)黑色金屬和銅及其合金均有氣相和油相防護(hù)防銹性，用于配制氣相防銹油 |
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氨水 |
NH3·H2O |
常用于調(diào)節(jié)氣防銹劑劑的揮發(fā)性和堿性 |
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碳酸銨 |
(NH4)2CO3 |
易揮發(fā)，可用于制作氣相防銹粉劑或片劑 |
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尿素 |
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用于配制氣相防銹水、制作氣相防銹紙 |
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烏洛托品 |
C6H12N4 |
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碳酸芐胺 |
(C6H5CH2NH2)2·H2CO3 |
常用于制作氣相粉劑或片劑 |
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碳酸環(huán)已胺 |
(C6H11NH2)2·H2CO3 |
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磷酸氫二銨 |
(NH4)2HPO4 |
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磷酸二氫銨 |
NH4H2PO4 |
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亞硝酸二環(huán)已胺 |
(C6H11)2 NH·HNO2 |
用于制作氣相防銹紙和固體氣相防銹劑 |
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亞硝酸二異丙胺 |
(C3H7)2 NH·HNO2 |
氣相緩蝕劑的作用機(jī)理。從分子組成及其特征看，氣相緩蝕劑在常溫下有適當(dāng)?shù)恼魵鈮?，能充滿被密閉的包裝空間，其分子中都含有一定的緩蝕性能的基團(tuán)，如：
等，或者含硝基、羧基、胺基的有機(jī)化合物，或者含N、O、P元素的有機(jī)雜環(huán)化合物。氣相緩蝕劑的緩蝕作用可分為兩種情況：
⑴氣相緩蝕劑在潮濕空氣中先水解或離解，分離出有緩蝕保護(hù)作用的基團(tuán)，這些基團(tuán)揮發(fā)后飄浮在密閉空間，其中部分附著在金屬表面，按吸附、鈍化、絡(luò)合機(jī)理對(duì)金屬起保護(hù)作用，屬于這類緩蝕劑的有：（NH4）2 CO3·H2O、NH4HCO3、NH4H2PO4、（NH4）2HPO4。
⑵密封包裝空間中的氣相緩蝕劑借助其中的揮發(fā)性有機(jī)基團(tuán)，揮發(fā)而漂落在金屬表面上，與金屬表面的微量水作用而離解出具有緩蝕作用的基團(tuán)，如亞硝酸二環(huán)已胺可離解出
子，可使金屬表面鈍化，此外離解出的吸附在金屬表面形成一層憎水膜，阻止金屬腐蝕。
緩蝕劑的種類多，性能各異，即使同一種緩蝕劑在不同的環(huán)境中或?qū)Σ煌谋Ｗo(hù)對(duì)象所起的作用也不同，因此，在選用緩蝕劑時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：
⑴按被保護(hù)金屬的種類、作用介質(zhì)和環(huán)境條件選擇合適的緩蝕劑。
⑵陰極型緩蝕劑是一種安全的緩蝕劑，即使用量偏低也不會(huì)引起副作用；在使用陽(yáng)極型緩蝕劑時(shí)，要保證有足夠的緩蝕劑加入量，否則會(huì)引起嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。
⑶氣相緩蝕劑須用于密封空間的金屬防護(hù)，用量必須充足。
⑷對(duì)于同一種緩蝕劑，如果使用條件有變化，可能得不到預(yù)期的防護(hù)效果，因此，使用前須作相應(yīng)的試驗(yàn)。
