金属表面处理—除锈技术

　　表面处理即是通过物理或化学的方法在材料表面形成一层具有某种或多种特殊性质的表层。通过表面处理可以提升产品外观、质感、功能等多个方面的性能。

　　金属表面处理的发展

　　随着金属加工业、铁路制造业、汽车行业的飞速发展，对生产各种金属制品及铁路、汽车零部件产品的质量有了更高要求，通过长期的实践证明，一些简单、简易的前处理方式，已经不能满足金属加工及涂装的基本要求。只有采用标准的前处理生产工艺，才能使钢铁表面形成一层标准的磷酸盐膜和防护膜，以满足金属加工和涂装处理的质量要求。因此，选用低成本、低能耗、高品质的金属前处理产品，是企业保证涂装质量和防护质量稳定与否的重要因素。

　　金属表面的除锈处理

　　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。

　　金属的防锈处理通常分为工序间防锈、工艺性防锈及最终防锈三种方法和要求。工序间防锈处理一般采用水基型防锈，脱水防锈等防锈方式，防锈时间短，能满足工序间的防锈要求。工艺性防锈处理有钝化防锈、磷化防锈、脱水防锈油等，是因工艺要求的不同而不同。最终防锈处理是以油性防锈为主。因为防锈油脂不易挥发，所以它的防锈时间较长。

　　常见防锈剂的分类

　　一、水性防锈剂

　　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。

　　二、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。

　　三、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。