随着工业的不断发展,钢铁的使用量也在日益增长,但是钢铁板材在生产过程或成品封存过程中,遇到空气潮湿和雨天时,极易氧化生锈,影响产品外观质量。这给钢铁的使用带来了问题,每年因腐蚀造成的钢铁损失非常惊人。
据统计,全世界每年因腐蚀而损失的钢铁约相当于年产量的30%。不仅如此,设备还会因腐蚀而损坏,引起停工停产,使产品质量下降,对社会财富造成巨大的损失。锈是钢铁的大敌,所以如何保护钢铁,防止其生锈变质,增加其使用年限成为了人们普遍关注的话题。
金属分为有色金属和黑色金属,黑色金属又包括铁、锰、铬。铁硬而有延展性,有很强的铁磁性,并有良好的可塑性和导热性,且在地球上分布广泛。以铁为主体的各种合金包括铸铁、碳钢、不锈钢等等,应用广泛。
黑色金属水性防锈剂是一种水基防锈溶液,可有效的保护钢、铁等材料,防止生锈。巨石化工的KC—F106特效防锈液就是典型的防锈效果优良的代表产品。防锈过程中起核心作用的物质是缓蚀剂,不同的缓蚀剂,缓蚀机理各异。不同的缓蚀剂搭配,防锈性能差异很大。
常见无机缓蚀剂包括亚硝酸钠、钼酸钠、钨酸钠、硼酸、硼砂、磷酸盐等,它们都属于阳极氧化型缓蚀剂。有机缓蚀剂的种类更多,例如人们熟知的羧酸盐类:一元羧酸、二元羧酸、三元酸等,除此以外还包括脂肪酸酰胺类、硼酸酯类、石油磺酸盐类、烷基琥珀酸类、阳离子季铵盐类等等。此类缓蚀剂含氮、磷、硫、氧等具有孤对电子的元素,可直接在金属表面形成化学吸附层,属于混合型缓蚀剂。
常见的络合剂包括EDTA、磷酸盐等,络合剂的添加量及种类对防锈性能影响较大。
络合剂与水中钙镁离子螯合,缓蚀剂则与游离的钠、钾离子生成钠盐或钾盐。一价钠盐、钾盐本身起泡,且吸附性能不如二价盐,吸附性能的降低削弱了防锈性能。仅少数络合剂能增强防锈性能。
润湿剂起到降低表面张力的作用,提高防锈剂的润湿性能,大部分缓蚀剂本身具有一定的表面活性,所以一般不需要另外添加润湿剂。
黑色金属防锈剂的剖析在防锈剂的研发中起到至关重要作用。如红外光谱广泛用于小分子、高分子化合物的定性分析,这是一种较为简便、快捷的分析方法;核磁共振可以分析测试防锈剂中的缓蚀剂等; 气相色谱质谱联用仪可以用来分析防锈剂样品中的挥发性溶剂; 液相色谱质谱联用仪用来定性防锈剂中极性化合物,包括:有机缓蚀剂、无机缓蚀剂、络合剂等。液相离子色谱可以分析出水性缓蚀剂中的无机离子。
随着机加工等行业对防锈性能、环保的要求越来越高,水性防锈剂的防锈性能也随之提升。其中关键组分就是缓蚀剂的种类及组合。缓蚀剂种类多种多样,根据单一仪器很难精确的分析,还是需要多种设备进行联合分析,才能得到一个准确的分析数据。