防锈的方法中最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。
一、防锈剂的种类
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。
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:- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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。
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。
通过对各类防锈剂的原作用原理分类和优缺点总结,可以看到防锈剂种类较多,应用范围也很广泛,基本上可以满足当前各行各业对防锈的要求。但随着国家对五位一体的高标准严要求,生态文明建设也成为行业的风向标,指挥棒。同时也随着人们对高生活质量的不断追求,对自身健康的高度关注。环保型防锈剂必将成为防锈剂发展和前进的方向。