7气相防锈材料

沈阳理工大学应用化学教研室
防锈工艺—第7章气相缓蚀剂及气相防锈材料
7.2气相缓蚀剂的作用机理 气相缓蚀剂通过挥发成为气体，此气体经扩散而到达金属表面。当 在金属表面上有足够浓度时，就可保护金属免受侵蚀。气相缓蚀剂 以什么形式挥发和扩散到金属表面，在金属表面如何发挥作用？ 7.2.1气相缓蚀剂的气化过程 气相缓蚀剂的气化以至到达金属表面的历程，因气相缓蚀剂分 子结构的不同而有两种可能： 一种可能是：气相缓蚀剂分予遇潮气离解或水解，分解出有保 护作用而又能挥发的基团，这种基团经过挥发、扩散到达金属表面 至一定浓度而抑制金属的腐蚀。其离解或水解的过程不是在金属表 面发生的。 另一种可能是：气相缓蚀剂即以其分子状态挥发、扩散至金属 表面，在金属表面发生离解或水解，分出保护性基团而起及气相防锈材料
7.2.3 气相防锈材料的使用要点 （1）被保护表面与气相缓蚀剂的距离不要超过30厘米。 （2）注意不同气相缓蚀剂的用量，亚硝酸二环己胺35g/m3，碳酸环 己胺10g/m3。 （3）必要时辅助密封包装，可延长防锈期。 （4）不宜适用于温度过高的场所。 （5）制件在使用前要清洗干净。
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（2）碳酸环己胺 白色粉末，具有氨气味，熔点110.5-111.5℃，溶于水及乙醇，水溶液 呈强碱性。其蒸气压高，同温度下是亚硝酸二环己胺的千倍以上，故其诱导 期短，在良好的密封条件下，以其粉末保存武器，可达十年以上。 碳酸环己胺对铜、黄铜、镁有腐蚀作用。 （3）铬酸叔丁酯 铬酸叔丁酯对有色金属有效，铬酸叔丁酯是棕红色液体，其蒸气可以 使锌钝化，可以保护锌及钢。 （4）苯并三唑 为无色或淡黄色絮状针形结晶，有轻微气味。熔点95-98℃，98-100℃ 升华。 虽然苯并三唑对钢铁没有防蚀效果，但与钢铁用气相缓蚀剂适当配合 使用，能对钢铁及铜合金有缓蚀效果。 其加热时会分解成苯胺、硝基苯等有毒化合物，故不可与热的金属面 接触。
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（4）气相防锈油 将油溶性气相防锈剂溶解在润滑油中制成。 （5）气相防锈塑料薄莫 用气相缓蚀剂处理后的透明塑料薄膜称为气相防锈 塑料薄膜，现在较常用。 （6）气相胶粘带 将用气相缓蚀剂坐在压敏胶带上制成。
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7.2.2气相缓蚀剂的防蚀机理 气相缓蚀剂中大半是有机酸或无机酸的胺盐。胺类很早就用于 酸洗时作缓蚀剂。这些胺类在水中溶解时，一部分离解产生季铵离 子及阳离子，季铵离子的防蚀机理即如同其在酸中的情况一样。当 金属表面电位较零电荷电位为负时，与铵离子作静电吸引。铵离子 在阴极区吸附。阻挠H+的放电因而抑制了阴极反应。当金属表面电 位较零电荷电位为正时，胺在水解时，生成的OH-先在金属表面吸附， 然后季铵离子以其N上的孤电子对在铁表面上作化学吸附。这种吸附 在阳极区发生。防止了铁的溶解。 另外，如亚硝酸二环己胺这类亚硝酸盐，其阴离子NO2-是铁的 阳极性缓蚀剂。它使钢铁表面钝化，故具有保护作用。
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各种结构不同的分子，其气化过程的情况如下： （1）胺类、酯类、脂肪酸类，气化时不会在结构上有改变，而 是以其本来的分子状态而挥发。 （2）无机铵盐，一般先离解或水解，产生氨气，以氨气而挥发， 对钢铁起保护作用。其他如碳酸氢铵、铬酸铵、磷酸二氢铵等都是 类似的气相缓蚀剂。 （3）亚硝酸二环己胺，一般认为其在气相中是以分子状态而存 在。 （4）胺的碳酸盐，如碳酸环己胺，即使无水时亦不稳定，易分 解成胺与酸，然后各自挥发。 （5）无挥发性的尿素与亚硝酸钠的混合物又不同，它们在吸湿 水解，生成氨与亚硝酸，可能以各个成分和亚硝酸铵的形式而挥发
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7.2.4 常见的使用形式 （1）气相防锈粉末、片剂 用小器皿、透气性好的纱布、纸袋包装好，直接使用。主要用 于封存防锈。 （2）气相防锈纸 使用最广泛，将气相缓蚀剂制成溶液涂覆于无腐蚀的原纸上， 干燥后成为防锈纸，纸上的气相缓蚀剂含量5-10 g/m2。 （3）气相防锈液 将气相防锈剂以水或有机溶剂配制成溶液，将其喷洒在制件上， 然后以石蜡纸或塑料袋做防水包装。
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气相缓蚀剂（VPI），在常温下具有一定蒸气压，能 自动挥发，挥发出来的气体对金属有缓蚀作用。至今， 气相缓蚀剂品种很多，最主要的是40年代发展的亚硝酸 二环己胺，其防锈效果显著，只能用于铁金属；苯并三 唑对铜合金具有良好的防锈性。
（1）气相缓蚀剂对金属的防护性能 各种气相缓蚀剂对金属的防护性能不同。使用时应 该根据实际的作用来选取。
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（2）蒸气压 气相缓蚀剂挥发成气体的快慢，与其蒸气压有关，蒸气压越高，缓蚀剂 挥发越快。蒸气压越低，缓蚀剂挥发越慢，表明缓蚀剂的诱导期越长。一般 缓蚀剂在常温下的蒸气压为0.133—0.013Pa。 通常分子量小的化合物蒸气压较高，离子键的化合物蒸气压较低，原子 极性键增加，则蒸气压下降。化合物的蒸气压岁温度升高而上升，一般应用 要缩短气相缓蚀剂的诱导期 （3）溶解度 气相缓蚀剂有时以溶液的形式而使用。在不同溶剂中的溶解度不同。 （4）对非金属材料的影响 在使用气相缓蚀剂时，常使用非金属材料作为包装材料，亚硝酸二环 己胺对聚氯乙烯等有影响，因此在使用气相缓蚀剂时要考虑对非金属材料的 影响（变色、老化）
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7.1常用的气相防锈剂 有效的气相缓蚀剂多半可以归纳为铵类、有机胺类、含氮有机 化合物与酸形成的化合物等。下面分类介绍。 (1) 亚硝酸二环己胺 白色结晶状物，熔点178-180℃，溶于水，水溶液接近中性，在 醇类中溶解度较大，其蒸气压较小，对铁的防锈期长。 当其涂于纸上作内包装时，对铁的防锈期长。当注意选择合适 的外包装时，防锈期可在十年以上。 亚硝酸二环己胺对黄铜、钢上镀镉、镀锌等金属腐蚀较大，对 铅及钢上镀锡腐蚀较小。 亚硝酸二环己胺易被酸碱日光分解，应存放在棕色瓶中。