郭剑多功能除锈剂的研制.doc

多功能除锈剂的研制

王盾，马文川，陈长奕。北京化工大学理学院应化0706班

[摘要】以磷酸、柠檬酸、表面活性剂、缓蚀剂等为原料制备的新型多功能除锈剂，具有高效、快速、对基材腐蚀小、除锈镀磷同步、使用方便等特点。讨论了除锈剂各组分的作用，进行了除锈剂性能的测定，给出新型多功能除锈剂的选定方法，并为以后的改进试验进行规划。

[关键词】除锈剂；镀膜；钢铁。

在日常生活及工厂生产中。全世界每年由于腐蚀而报废的金属材料和设备的重量约为金属年产量的20％，高达10t以上，除锈是机械工业、汽车工业、造船工业、炼油厂、发电厂、铁路桥梁、工程建筑等各行业的制造及其维修工业必不可少的工艺之一，对金属制品采取各种防腐措施前，除锈是首要的工艺步骤。目前，除锈方法主要有机械法、化学法两大类。机械法是由人工敲铲、打磨，缺点是劳动强度大、效率低、粉尘污染严重，并且受构件形状的限制。边、棱角、凹角以及细管内径的锈难以清除干净。化学法具有效果好、效率高、工艺操作简单、成本低等优点，是目前除锈剂的发展方向。但是，很多物理和化学除锈法除锈完成后并无防锈能力，往往要马上进行油漆或电镀，或磷化、钝化，这使得工艺繁琐，成本增加。同时，在除锈过程中，也无法保护基材被腐蚀。如果能研制出在除锈时能同时在基材上镀上保护膜，不仅可以很好的保护基材，更能有效地结合除锈镀膜，防止金属的氢脆。

产品特点：

1、1配方不含强酸，氧化性弱，PH=2.8~4.0不燃．不爆，使用安全可靠；

1、2通过渗透锈蚀层面剥离氧化皮及其它锈蚀物，有重复使用的可行性。除锈过程不产生HC1，SO2，NOx等有害、有毒气体，无污染，消耗少，费用省。

1、3一次处理有代替传统的酸洗、磷化工艺的可行发生适用于流水作业生产，提高生产除锈效率；

1、4在除锈的同时，在金属表面形成保护膜。此膜可以很好的保护金属不被酸腐蚀。同时生成的磷保护膜可以保护金属不被空气氧化腐蚀。

产锈原理：

金属在自然环境中的腐蚀主要分为：土壤腐蚀、大气腐蚀、微生物腐蚀。其中，大

气腐蚀是最常见也是生锈的主要来源。由于大气中水分含量的不确定性，大气腐蚀分为干的大气腐蚀和湿的大气腐蚀。干的大气中，金属表面含水量低，没有水膜腐蚀，只形成一层氧化膜，生锈的速度很慢；在湿的大气中，金属表面形成一层水膜，构成电解质。金属与氧气发生电化学腐蚀

M+xH2O→M·xH2O+ne-；

式中，M代表金属，M为n价金属离子，M·xH2O为金属离子水合物；

在中性或碱性膜中，正反应为O2+2H2O+4e-→4OH-

在酸性膜中正反应为O2+4H+4e-→2H2O

由于金属表面存在的水分很少，水膜薄时，氧气易通过水膜，阳极易于钝化。而金属溶解后生成的金属离子堆积在水膜中，又使阳极浓度差极化增大，使金属离子的水化过程进行缓慢，结果都使阳极过程受到阻碍。虽然缺少水份也会使氧去极化发生困难，但相比阳极过程，阴极极化阻力小，所以阳极过程更难进行，成为腐蚀过程的速率控制步。反之来说，水膜厚的时候，阳极极化的阻力小，则腐蚀过程的速率控制有阳极控制。而形成的金属离子和空气中的氧气生成氢氧化物，后转化为水合氧化物。

铁锈的成份分析：

附于最表面的铁锈成份是Fe2O3，呈红褐色，表面较为疏松。第二层是Fe3O4，其结构比较的致密与稳定，但是两层都不能隔绝氧气与水，所以并不能完全的隔绝腐蚀的发生。但结构的疏松也给酸液进入其中除锈提供了方法。

Fe2O32．Fe3O43．FeO4．Fe

化学除锈原理：

化学除锈主要在酸性或中偏酸性条件下进行，在酸性条件下酸与铁的氧化物进行反应，生成铁盐。FxOy+H-→Fe+Fe+H2O,但是在相同的条件下，Fe也会和酸中H发生反应，Fe+2H-→Fe+H2↑，不仅会对基材造成很大的腐蚀，而且产生的H2不仅会发生危险，而且容易造成基材发生氢脆现象，影响基材的属性。中强酸（H3PO4）能很好的减轻基材被酸的腐蚀。因溶液酸性较低，故H与表层的Fe2O3和中层的Fe3O4反应较少，主要进入溶液中的里层与FeO、Fe发生反应并生成少量的H2剥落锈层。对基材的腐蚀相对较小，但除锈时间较长，同时，由于反应时间长，故对基材的腐蚀时间也长。现新型除锈剂主要以钝化剂、缓蚀剂为主，适量添加活化剂，使钢铁表面迅速进入钝态，从而保持基体金属基本不受腐蚀。另一方面，由于除锈液呈酸性，可溶解金属表面的氧化物(铁锈)由于在钝化剂→氢离子→活化剂的酸性体系中，基材金属处于稳定状态且钝化剂氧化还原电位为正，氢离子不能被还原成氢气，因而不产生渗氢现象。

此次试验除锈试剂以磷酸为主，磷酸不仅酸度适中，而且无氧化性，H含量高。同时，生成的磷酸铁沉淀会附着在铁基材的表面，不仅可