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防锈剂的种类及应用

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防锈剂的种类及应用

发布日期:2021-03-27 作者: 点击:

防锈剂出现的背景

据世界腐蚀组织指出:据不完全统计,全球每年因金属腐蚀造成的直接经济损失高达约达7千亿美金,而我国因金属腐蚀造成的损失约占到国民生产总值的4%。金属的腐蚀生锈不仅给社会发展造成了巨大的经济损失,还给人们的日常生产生活带来较大的不便和潜在的直接或间接性的环境污染,安全隐患。因此对金属基材的防锈始终是人们关注的焦点。

防锈剂

防锈剂的优点

防锈的方法中简单有效的就是使用防锈剂。防锈剂的优点在于超级高效的合成渗透剂,它能强力渗入铁锈、腐蚀物、油污内从而轻松地清除掉螺丝、螺拴上的锈迹和腐蚀物,具有渗透除锈、松动润滑、抵制腐蚀、保护金属等性能。并可在部件表面上形成并贮存一层润滑膜,可以抑制湿气及许多其它化学成份造成的腐蚀。它可以在不破坏基材表面外观的前提下实现防锈功能,而且在某些特定条件下还可以增加表面的光亮度。防锈剂的使用工艺简单,配方中的物质种类容易获得,并且制备成本低,适用范围较广。从解决问题的角度出发,未雨绸缪,把问题遏杀在萌芽阶段是解决问题的途径和手段。防锈剂的出现可以有效的扮演这一角色。

防锈剂的分类

通常按照溶液的特征,防锈剂可以分为;水溶性防锈剂、油溶性防锈剂、乳化型防锈剂、气相防锈剂和蜡膜型防锈剂等。

水溶性防锈剂

水作为主体溶剂,添加其它防锈物形成的水溶液。根据防锈的作用机理可具体划分为三类。

①金属与防锈剂生成不溶而致密的氧化物薄膜,因而阻止了金属的阳极溶解或促进金属的钝化,从而抑制金属的腐蚀。这类防锈剂又称为钝化剂,如亚硝酸钠、重铬酸钾等。应当注意的是在使用时,应保证足够的用量。用量不足时,不能形成完整的氧化物薄膜,在未被遮盖的很小的金属表面上,腐蚀电流密度增大,易造成局部腐蚀严重。

②金属与防锈剂生成难溶的盐类,从而使金属与腐蚀介质隔离,免于锈蚀。例如:有的磷酸盐能与铁作用生成不溶性的磷酸铁盐;有的硅酸盐能和铁、铝作用生成不溶性的硅酸盐等。

③金属与防锈剂生成难溶性的络合物,覆盖在金属表面而保护金属免于腐蚀。例如:苯并三氮唑与铜能生成螯合物Cu(C6H4N3)2,既不溶于水也不溶于油,因而能保护铜的表面。

油溶性防锈剂

还可以称为油溶性缓蚀剂。大多数为具有极性基团的长碳链有机化合物。其分子中的极性基团依靠电荷作用紧密地吸附在金属表面上;非极性基团长碳链烃则向着金属表面的外侧,并能和油类互溶在一起,从而使防锈剂分子定向排列在金属表面,形成吸附性保护膜,使金属不受水和氧的侵蚀。按其极性基团可分为五类:

①磺酸盐类,化学通式为(R—SO3)金属表面处理剂。一般使用的是石油磺酸的碱金属或碱土金属盐类,如石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钡等。

②羧酸及其皂类,化学通式为R—COOH及(R—COO)nMm。作为防锈剂的羧酸有动植物油的脂肪酸,如硬脂酸、油酸等,另有氧化石油脂、烯基丁二酸等合成的羧酸,还有石油产品环烷酸等。羧酸的金属皂的极性比相应的羧酸强,故防锈效果较好,但油溶性较小。且遇水会水解,在油中分散时安定性较差,有时从油中析出。

③酯类,化学通式为RCOOR′。羊毛脂、蜂蜡是天然的酯类化合物,也是较好的金属防锈封存材料。多元醇的酯类防锈效果很好,例如单油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐单油酸酯(斯盘-80),都是较好的金属防锈剂,应用较为广泛。

④胺类,化学通式为R—NH2,例如十八胺等。但单纯的胺类在矿物油中的防锈效果不够好,而常用的是胺类和有机酸生成的胺盐或其他复合物,如油酸十八烷胺、硬脂酸环己胺等。

⑤硫、氮杂环化合物,系含硫或含氮的杂环及某些衍生物,也是较好的金属防锈剂,如咪唑啉的烷基磷酸酯盐、苯并三氮唑和α-巯基苯并噻唑等。咪唑啉类可用于黑色金属与有色金属防锈。

乳化型防锈剂

乳化型防锈剂有两种:一种是油的微粒在水中的悬浮液,即水包油型乳化液,通常呈乳白色;另一种是水的微粒在油中的悬浮液,即油包水型乳化液,通常是透明的或半透明的液体。

乳化型防锈剂既具有防锈性能,又具有润滑性能和冷却性能,因此常用作金属切削加工的润滑冷却液。乳化型防锈剂中的乳化剂过去常用植物油脂(如菜油、蓖麻油等)经皂化加工而成,近年来则使用油酸三乙醇胺、磺化油或非离子表面活性剂等。为了加强防锈性能,在加水调配成乳化液时,还可加入一定量的水溶性防锈剂,如亚硝酸钠与碳酸钠、亚硝酸钠与三乙醇胺等。此外,为了防止和减缓乳化液发臭变质,还可加入少量防霉剂,如苯酚、五氯酚、苯甲酸钠等。

气相防锈剂

又称气相缓蚀剂,靠常温时缓慢挥发出来的气体在金属表面形成保护层,达到防锈目的。它的防锈原理很像樟脑丸防蛀,特点是在常温下自动不断的升华,挥发成气体,当这种气体达到饱和状态时就能对钢铁等金属实行防锈保护。用于钢铁防锈的有氨水、碳酸铵等无机化合物,以及尿素、乌洛托品、碳酸环己胺等。

蜡膜型防锈剂

蜡膜防锈主要是通过石蜡、硬脂酸和长链脂肪铵盐在基材表面成膜防锈。再复配羊毛脂镁皂,易挥发溶剂油和一些酸脂。

防锈剂的应用

在实际应用防锈剂时,常常将几种防锈剂构成复合配方使用,以加强其防锈作用。

防锈剂可应用于:一般的导轨、销轴、液压支柱、轴承、悬挂链等部件的润滑与防锈,尤其适于不能加温固化的设备和零件上,如大型设备,非金属基材料等。也适于露天搁置的机械,经常接触海水烟雾的海军装备(飞机、舰艇),经常处于酸、碱、高低温环境的机械设备的润滑和防锈。

一些防锈剂也适合喷涂在各种碳钢、合金钢、铜、铝、镁及其合金、铸铁、非金属材料等材质的机加工表面和研磨表面,也可喷涂在经喷砂、磷化、钝化、阳极化、硫氮碳共渗的金属材料工件表面。


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