金属表面处理剂--防锈剂

国际金属加工网 2017年01月10日

防锈剂以金属防锈为目的而加入到各种介质如水、油或脂等中去的一类化学药剂。目前,习惯上分水溶性防锈剂、油溶性防锈剂、乳化型防锈剂和气相防锈剂等。

水溶性防锈剂

可溶解在水中形成水溶液,金属经这种水溶液处理后能防止腐蚀生锈。它们的防锈作用可分为三类。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。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

又称油溶性缓蚀剂。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。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,例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,苯并三氮唑等则主要用于铜材等有色金属防锈。

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,是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。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;用于铜防锈的则有苯并三氮唑等。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。


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