传统与新型生物基防锈临时涂层的影响2017-05-07

在运输、储存和/或制造过程之间的金属组件和表面的临时腐蚀保护对全球各种行业都至关重要。一个常见的例子是汽车零部件，它们可能需要几天、几周或几个月的临时腐蚀防护。防锈液体通常用于完成这项任务。

在选择临时防锈产品时，必须考虑多方面的因素。除了有效的防腐蚀外，产品应该对金属部件或表面的功能几乎没有干扰，还应该对环境和使用它的工人安全友好。最后，需要考虑移除的容易程度。传统上，油基和溶剂基产品被用于在运输、储存或加工之间保存金属。虽然这些产品可能提供足够的防腐保护，但它们通常含有有害成分，而且不易生物降解。^1、2随着环境和处置法规的日益严格，人们对“绿色”缓蚀剂的需求也越来越强烈。^3.最近，人们发现，从植物油及其酯中提取的生物基产品与石油衍生产品相比，具有同等甚至更好的防腐性能。²

有效的临时防锈主要有三个要求。首先，这种物质必须与金属表面结合。第二，防锈剂应提供防潮的屏障。最后，防锈剂要有效且均匀地覆盖在金属表面。传统的临时防锈剂使用含有脂肪酸等有机化合物的油。这些化合物在金属基体和腐蚀环境之间形成物理屏障。⁴脂肪酸分子有一个长长的拒水烃尾和一个对金属表面有很强亲和力的头。^5、6然而，随着时间的推移，水分会通过油层扩散到金属表面。为了解决这个问题，最新配方的防锈剂将形成一层，延长防锈期。防锈剂提供了金属的腐蚀保护，而载体确保有效地扩散到整个金属表面。⁷

不同的方法可以用来创建一个环境友好的防锈系统。最常见的方法是用水基技术取代配方中的溶剂型或油基载体。第二种选择是用环境友好的可再生资源制造的溶剂取代石油载体。这是通过将蒸汽缓蚀剂(vci)与大豆衍生油和菜籽油相结合来实现的，为许多不同的应用创建了防腐产品配方。最后一种方法是在传统溶剂载体中利用生物可降解的VCI化学构建块。²

本文将重点讨论第一种方法。实验室测试结果以及传统防锈剂的经济和环境影响将与新型水/生物基产品进行比较。这项研究的目的是表明，生物基产品可以像传统的油基和溶剂基产品一样抑制腐蚀，而不会对环境造成任何负面影响。

经济研究

2015年，估计全世界使用了30万吨防锈液，约占金属加工液总市场的12%。亚洲使用的防锈剂约占全球供应量的一半，这在很大程度上是由中国庞大的金属零件出口行业推动的。剩下的市场份额大致由美洲和欧洲平分。欧洲市场的环境法规可能更加严格，使用的水基防锈剂比例更高(约40%)。亚洲市场几乎只使用溶剂型或油基防护液。这些液体在美国市场也占主导地位，约占80%的市场份额。⁸

表1列出了从产品数据表中收集的经济分析，其中考虑到商业上可获得的生物基和溶剂基产品的总成本。

表1”每升防锈总成本。

成本分析依据:

产品的市场价格;
处理成本，基于产品分类废物数量;
运输成本，按100升产品计算;
仓储成本。

经济分析结果显示，防锈剂INH1的每升成本、处理、运输、仓储等总成本最低，防锈剂INH4最高。需要注意的是，INH1是生物基的，而INH4是溶剂型的。生物基防锈剂INH1的总成本低于四种溶剂基产品(INH2, INH3, INH4, INH5)，这使其脱颖而出，成为最具成本效益的临时防腐产品，同时也是最环保的。

实验研究

在实验研究中，进行了一系列的分析，以评估生物基和石油基防锈剂。第一个实验分析是使用湿度室加速腐蚀测试，以努力模拟运输和运输过程中所经历的条件。其次，对每种防锈剂的清洁性进行评估。易于拆卸确保处理过的金属组件可以快速使用，最大限度地减少停机时间和最大限度地提高产量。最后通过极化技术进行电化学测试，以确定其缓蚀效果。

188金宝搏bet官网材料和样品制备

评估了五种即食防锈剂:一种是结合了成膜添加剂和气相缓蚀剂(VpCI)的生物基防锈剂，四种是在金属表面留下暂时性蜡状保护膜的传统溶剂和油基产品。所测试防锈剂的性能见表2。

表2”经过测试的防锈剂，其性能取自产品数据表。

尺寸为60x100x1 mm的碳钢样品，用砂纸(240砂砾)抛光，在甲醇中浸泡5分钟，浸防锈剂30分钟，然后风干24小时后进行测试。

湿度箱测试

根据ISO 6270-2(修改的ASTM D 1748)进行湿度室测试，持续时间为600小时。本次测试的目的是确定不同防锈剂对恒定冷凝湿度，RH 100%和40±3℃的大气(代表仓库和/或运输环境)的抗锈性。在AB5型C&W湿度柜中进行测试。表3显示了干燥后应用防锈剂的重量法测量膜厚的结果。防锈剂INH2的最大膜厚在10 μ m左右，而其他防锈剂的膜厚要低得多，可达2 μ m。

表3”防锈剂厚度的测量。

除尘力

在防锈膜达到它的目的后，它必须被除去，通常使用碱性脱脂清洁剂。清洁清除防锈剂对后续处理步骤的性能至关重要，如涂装、磷化或镀锌或焊接。⁸防锈剂的清洁性评价由路博润公司内部清洁测试进行。涂有防锈剂的面板完全干燥，然后在45°C的5%碱性清洗液中浸泡一半7.5分钟。之后，面板用水冲洗，并浸入硫酸铜镀液中。成功去除防锈剂可以使面板表面镀上更均匀的铜。难以清洗的防锈剂显示出镀层上的缝隙，表明防锈剂没有被清洁者很好地清除。

电化学研究

根据ASTM G-94对防锈剂进行了电化学研究。处理后的样品在(23±2)℃的淡水中分别浸泡1小时和5天。测量是在标准三电极测试电池中进行的，与标准氢电极(SHE)相比，已知相互作用电位为+0,242 V的参比饱和甘汞电极(SCE)。为了使腐蚀电位(Ecorr)稳定，在水溶液中暴露30分钟后记录极化曲线。在动电位测量过程中，将工作电极相对于腐蚀电位极化到±250 mV，测量电流响应。缓蚀剂效率是通过测量未保护和保护碳钢样品的腐蚀速率来计算的。

结果与讨论

抗恒湿冷凝气氛

在600小时的湿度室测试期间和之后，根据ASTM D 1748对处理过的面板进行通过/失败评估。该标准规定，如果一个测试表面包含不超过三个锈蚀点，且没有一个锈蚀点直径大于1毫米，则该测试表面合格;反之，如果一个测试表面包含一个或多个锈蚀点直径大于1毫米，或包含四个或更多任意大小的锈蚀点，则该测试表面不合格。发生在面板侧面1/8英寸内的腐蚀，或在挂孔以下1/8英寸内的腐蚀不计算在内。湿度测试结果如图1所示。

图1”不同防锈剂对恒湿冷凝气氛的抗锈性评价。

经过经过改进的ASTM D 1748测试，与石油衍生产品相比，生物基防锈剂表现出了优异的防腐蚀性能。防锈剂INH2虽然更厚，但没有通过测试，因为在湿度室测试100小时后观察到明显的局部腐蚀。

除尘力评估

进行了清洁性测试，以确定每种防锈剂从金属表面去除的效率。难以去除的防锈膜不一定具有最佳的防腐效果。⁸增加移除时间和工作量会导致成本增加和时间损失。图2显示了清洁性测试结果的评估。防锈剂INH1和INH4具有有效的清洁性，防锈剂INH2具有中等的清洁性。相反，防锈剂INH3和INH5的清洁性不足，这意味着清洗过程必须重复。评估基于通过/不通过标准。

图2”防锈剂清洁性的评价。

偏振测量

图3和图4显示了无保护碳钢和5种防锈剂在淡水中浸泡1小时和120小时后的动电位极化曲线(Tafel图)。极化测量提供了有关阳极和阴极反应动力学的重要信息。⁹腐蚀参数，即腐蚀电位(E_相关系数)，腐蚀电流密度(j_相关系数)，腐蚀速率(v_相关系数)，阳极和阴极Tafel斜坡(b_一个b_c)列于表4及5。

图3»在淡水中经过1小时测试后，与未保护碳钢相比，被测防锈剂的极化曲线。

表4»在(23±2)℃的淡水中浸泡1小时后的极化测试结果。

表5»在(23±2)℃的淡水中浸泡120小时后的极化测试结果。

图4»在淡水中进行120小时试验后，被测防锈剂与未保护碳钢的极化曲线。

根据所提供的数据，与未加防锈措施的碳钢样品相比，引入防锈措施后腐蚀电流密度降低。所有防锈剂(生物防锈剂和石油防锈剂)的应用都可以观察到相当可观的腐蚀电位向更高级的值转移，这表明所测试的防锈剂对阳极反应有很大的影响。¹⁰但防锈剂的加入也改变了阴极极化曲线，表明防锈剂同时具有阴极和阳极的抑制作用。因此，所研究的防锈剂作为一种混合型缓蚀剂，显示出减少阳极溶解和延缓氢的析出。^11、12为了评估抑制行为，一个没有防锈添加的实验也进行了。空白曲线表现出较高的阴极电位和较高的电流密度。

在淡水中暴露120小时后，所有被测试的防锈剂显示出类似的腐蚀保护，其电位-电流位置和形状在塔费尔图(图4)中相同。只有防锈剂INH4表现出略高的电位转移。与暴露开始时的腐蚀行为相比，120小时后所有测试防锈剂的缓蚀效率都有所提高，这可以归因于金属表面形成薄膜的时间更长。

试验1小时和120小时后的缓蚀效率(h)由关系式(1)计算:

h_我＝(V_相关系数）_倪——(V_相关系数)我•100%

(V_相关系数）_倪

(1) [3]

在哪里(v_相关系数）_倪和(v_相关系数）_我分别为未受抑制腐蚀速率和受抑制腐蚀速率，由动电位极化曲线得到。h值的增加表明抑制作用更加明显。根据未保护碳钢和保护碳钢的腐蚀速率，计算被测防锈剂的缓蚀效率，结果如图5所示。动态电位极化对防锈剂INH3、INH2和INH1的抑制作用最大，而防锈剂inh5和inh4在接触淡水1小时后抑制作用较弱。120小时后，所有防锈剂的抑制率均在99%以上。INH1是一种水/生物基防锈剂，在试验开始和结束时表现出恒定的抑制效率，表现出快速的膜吸附性能。溶剂型防锈剂INH5在所有测试防锈剂中，防锈性能的提高最低。然而，与未受保护的样品相比，抗腐蚀性提高了约1000倍。