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防銹劑,金屬加工好助手
時間:2018-10-30
前  言

金屬加工件在生產加工及運輸的過程中,很容易生銹。所謂銹是由于氧和水作用在金屬表面生成氧化物和氫氧化物的混合物,鐵銹是紅色的,銅銹是綠色的,而鋁和鋅的銹稱白銹。機械在運行和貯存中很難不與空氣中的氧、濕氣或其它腐蝕性介質接觸,這些物質在金屬表面將發生電化學腐蝕而生銹。

金屬生銹的成因

(1)大氣相對濕度

在相同溫度下,大氣的水蒸氣含量與其水蒸氣飽和含量的百分比,叫做相對濕度。在某一相對濕度以下,金屬銹蝕速度很小,而高于這一相對濕度后,銹蝕速度陡然增加。這一相對濕度稱為臨界濕度。很多金屬的臨界濕度在50%-80%之間,鋼鐵約是75%。大氣相對濕度對金屬銹蝕的影響最大。當大氣濕度高于臨界濕度后,金屬表面便出現水膜或水珠,若是大氣中含有的有害雜質溶解于水膜、水珠,即成電解液,加劇銹蝕。

(2)氣溫與濕度

大氣溫度與濕度兩者關聯影響金屬銹蝕。這有以下一些主要情況:第一,大氣的水蒸氣含量,隨氣溫升高而增大;第二,氣溫高促使銹蝕加劇,尤其在潮濕環境里,氣溫越高,銹蝕速度越快。在相對濕度低時,溫度對銹蝕的影響還不太明顯,但在高于臨界濕度時,隨著氣溫升高,銹蝕量急劇增大。另外,如果大氣與金屬間有溫差,則在溫度低的金屬表面形成冷凝水、也導致金屬生銹。

(3)腐蝕性氣體

污染空氣中的腐蝕性氣體,以二氧化硫對金屬腐蝕影響最大,特別是對鋼、銅及其合金的危害尤甚。大氣中二氧化硫主要來源于煤的燃燒。同時,燃燒產物二氧化碳也有腐蝕作用。在廠周圍的大氣中混有腐蝕性氣體。如硫化氫、氨氣、鹽酸氣等都是促使金屬銹蝕的因素。

當然,大氣中的氧對金屬銹蝕是最為常見,而且隨時隨地發生作用,這是不言而喻的。

(4)其他因素

大氣中含有大量塵埃,如煙霧、煤灰、氯化物和其他酸、堿、鹽顆粒等,有的本身具有腐蝕性,或者是水珠的凝結核,也都是銹蝕因素,如氯化物被認為是腐蝕金屬的"死敵"。

要防止銹蝕就得阻止以上物質與金屬接觸。防銹劑屬于防銹產品的一種。

防銹劑的分類

防銹劑即是用以在金屬表面形成一層薄膜,防止金屬銹蝕的化學品,被廣泛使用在汽車制造、電子、模具、機械等各個部門。目前,習慣上分為水溶性防銹劑、油溶性防銹劑、乳化型防銹劑和氣相防銹劑等。

水溶性防銹劑

可溶解在水中形成水溶液,金屬經這種水溶液處理后能防止腐蝕生銹。它們的防銹作用可分為三類:

①金屬與防銹劑生成不溶而致密的氧化物薄膜,因而阻止了金屬的陽極溶解或促進金屬的鈍化,從而抑制金屬的腐蝕。這類防銹劑又稱為鈍化劑,如亞硝酸鈉、重鉻酸鉀等。在使用時,應保證足夠的用量。用量不足時,不能形成完整的氧化物薄膜,在未被遮蓋的很小的金屬表面上,腐蝕電流密度增大,易造成局部腐蝕嚴重;

②金屬與防銹劑生成難溶的鹽類,從而使金屬與腐蝕介質隔離,免于銹蝕。例如:有的磷酸鹽能與鐵作用生成不溶性的磷酸鐵鹽;有的硅酸鹽能和鐵、鋁作用生成不溶性的硅酸鹽等;

③金屬與防銹劑生成難溶性的絡合物,覆蓋在金屬表面而保護金屬免于腐蝕。例如:苯并三氮唑與銅能生成螯合物Cu(C6H4N3)2既不溶于水也不溶于油,因而能保護銅的表面。

油溶性防銹劑

又稱油溶性緩蝕劑。大多數為具有極性基團的長碳鏈有機化合物。其分子中的極性基團依靠電荷作用緊密地吸附在金屬表面上;非極性基團長碳鏈烴則向著金屬表面的外側,并能和油類互溶在一起,從而使防銹劑分子定向排列在金屬表面,形成吸附性保護膜,使金屬不受水和氧的侵蝕。

按其極性基團可分為五類:

①磺酸鹽類,化學通式為 (R—SO3)金屬表面處理劑。一般使用的是石油磺酸的堿金屬或堿土金屬鹽類,如石油磺酸鋇、石油磺酸鈉、二壬基萘磺酸鋇等。

②羧酸及其皂類,化學通式為R—COOH及(R—COO)nMm。作為防銹劑的羧酸有動植物油的脂肪酸,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,還有石油產品環烷酸等。羧酸的金屬皂的極性比相應的羧酸強,故防銹效果較好,但油溶性較小。且遇水會水解,在油中分散時安定性較差,有時從油中析出。

③酯類。羊毛脂、蜂蠟是天然的酯類化合物,也是較好的金屬防銹封存材料。多元醇的酯類防銹效果很好,例如單油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐單油酸酯,都是較好的金屬防銹劑,應用較為廣泛。

④胺類,化學通式為R—NH2,例如十八胺等。但單純的胺類在礦物油中的防銹效果不夠好,而常用的是胺類和有機酸生成的胺鹽或其他復合物,如油酸十八烷胺、硬脂酸環己胺等。

⑤硫、氮雜環化合物,系含硫或含氮的雜環及某些衍生物,也是較好的金屬防銹劑,例如咪唑啉的烷基磷酸酯鹽、苯并三氮唑和 α-巰基苯并噻唑等。咪唑啉類可用于黑色金屬與有色金屬防銹,苯并三氮唑等則主要用于銅材等有色金屬防銹。

乳化型防銹劑

乳化型防銹劑有兩種:一種是油的微粒在水中的懸浮液,即水包油型乳化液,通常呈乳白色;另一種是水的微粒在油中的懸浮液,即油包水型乳化液,通常是透明的或半透明的液體。乳化型防銹劑既具有防銹性能,又具有潤滑性能和冷卻性能,因此常用作金屬切削加工的潤滑冷卻液。

乳化型防銹劑中的乳化劑過去常用植物油脂(如菜油、蓖麻油等)經皂化加工而成,近年來則使用油酸三乙醇胺、磺化油或非離子表面活性劑等。為了加強防銹性能,在加水調配成乳化液時,還可加入一定量的水溶性防銹劑,如亞硝酸鈉與碳酸鈉、亞硝酸鈉與三乙醇胺等。此外,為了防止和減緩乳化液發臭變質,還可加入少量防霉劑,如苯酚、五氯酚、苯甲酸鈉等。

氣相防銹劑

又稱氣相緩蝕劑,是靠常溫時緩慢揮發出來的氣體在金屬表面形成保護層,達到防銹目的。用于鋼鐵防銹的有氨水、碳酸銨等無機化合物,以及尿素、烏洛托品、碳酸環己胺等;用于銅防銹的則有苯并三氮唑等。在實際應用防銹劑時,常常將幾種防銹劑構成復合配方使用,以加強其防銹作用。
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