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金属防锈知识 ——气相防锈

文章出处:杰优防护新材料  作者:GPP  人气:   发表时间:2015-11-13

气相防锈技术是通过气相缓蚀剂 (Volatile Corrosion Inhibitor,简称VCI),在常温下挥发出一定浓度的能抑制金属腐蚀的气体,充斥在金属的周围,并在金属表面形成一定分子层厚度的保护膜,从而阻断金属表面与水、氧气或其他腐蚀性气体接触的可能,抑制腐蚀电化学反应的发生,达到防锈目的。气相防锈技术是当今世界金属防腐领域中一项十分引人关注的新技术,它具有防锈期长、耐高温、高湿、高盐雾环境,无需在金属表面涂油,适用范围广、操作方便等特点。
气相缓蚀剂是气相防锈技术的核心,气相缓蚀剂的使用形式很多,气相缓蚀剂可以直接使用其固体,也可以将其溶解成液体使用,还可以将气相缓蚀剂涂于载体或充于包装材料使用。以气相缓蚀剂作为基础,使用或不使用载体,均可制成各种各样的气相防锈材料。
按载体种类,气相防锈材料可分为:
 
(1) 气相防锈纸类:有复合塑料(或编织布)的气相防锈纸和不含塑料的气相防锈纸。
 
(2) 气相防锈塑料类:气相防锈膜(各种性能的膜及其成的袋)、气相防锈塑片、气相 防锈中空板、气相防锈周转箱、气相防锈泡沫塑料等。
 
按气相缓蚀剂适用金属的种类,气相防锈材料可分为:
 
(1) 黑色金属类气相防锈产品:适用于各种钢铁制品、机械、模具、汽车零配件、精密 元器件、五金零件等。
 
(2) 有色金属类气相防锈产品:适合于非铁制品、铜、铝、锌等及各种电镀金属产品,电子零件,印刷电路板等。
 
(3) 多种金属类气相防锈产品:黑色与有色金属组合的产品及零配件,电子零件等。
 
(4) 金银专用类气相防锈产品:金、银制品及镀金、镀银的高性能电子元件等。 

按气相缓蚀剂应用形态,气相防锈材料可以分为:
 
(1) 液态气相防锈产品:如气相防锈液和浮悬液、气相防锈油等,它们含有气相缓蚀剂。
 
(2) 载体和涂布类气相防锈产品:如气相防锈纸,气相防锈胶带,气相防锈盒,气相防锈塑料薄膜等。
 
(3) 固态气相防锈产品:有粉状气相缓蚀剂,片状气相防锈剂,丸状气相防锈剂。
 
一、气相防锈粉末和气相防锈片
气相缓蚀剂粉末可以单独使用,也可以混合使用,使用的方法是:单一或多种化合物组成的粉状或结晶状(片剂、丸剂)气相防锈材料,用小皿盛装后放入包装内,或以透气的纱布、纸袋装好,悬挂于金属面附近。对非精密工作面或非工作面,有时也直接喷洒在金属面上,也可将气相缓蚀剂以粉末、喷射、或雾化方式直接喷入容器类,吹喷后立刻密封。气相防锈缓蚀片是将气相缓蚀剂的粉末用粘结剂及填充剂一起压制而成。使用时由片的数量就可计其重量而不需称重。气相防锈片中的粘结剂与填充剂要能够和气相缓蚀剂相容,不影响气相缓蚀剂的挥发性和防锈效果。片剂还应具有稳定性,不可散开或破碎。气相防锈片中的粘结剂与填充剂还可以起到改善气相缓蚀剂挥发性的作用。
 
二、气相防锈纸
防锈纸是一种能够防止金属材料和制品发生锈蚀的功能性防护用纸,通常分为接触型防锈纸和气相防锈纸两种。气相防锈纸(Volatile Corrosion Inhibitor Paper,简称 VCIP)是
 国内应用最广泛和产量最大的气相防锈材料,广泛用于汽车、飞机的发动机及零部件和刀具、 量具、精密仪器、滚珠轴承、机床零件,以及各种武器军械的防锈包装等。将气相缓蚀剂配 成溶液涂覆或浸渍于无腐蚀的防锈原纸上,干燥后制成气相防锈纸。纸上气相缓蚀剂的涂布 量是根据防护周期和气相缓蚀剂本身的特性而定,通常气相缓蚀剂涂布量在 5~40g/m2。使 用时,以气相防锈纸包装金属制品,涂覆气相缓蚀剂的一面(称为防锈面)向内,亦可在容器 内使用气相防锈纸衬垫,涂有气相缓蚀剂的一面向内,以保护其中的金属制品。管状金属制 品可以用气相防锈纸塞入管内,以防止管内壁生锈。将气相防锈纸的碎片散放,也与气相防 锈粉末同样方便而没有粉末的污染。目前气相防锈纸已成为使用最大、应用面最广的气相防 锈包装材料。
 
三、气相防锈塑料制品 
气相防锈塑料制品是以高分子树脂作为气相缓蚀剂载体的一类气相防锈材料,它主要的形式包括气相防锈塑料膜、气相防锈胶带、气相防锈管、气相防锈塑料包装袋、气相防锈收 缩膜等产品。这类产品的制备关键是选择与气相缓蚀剂具有良好相容性的高分子树脂,同时 解决由于气相缓蚀剂加入引起树脂性质改变的问题。气相防锈塑料制品对金属的防锈效果是 以塑料制品内含有的气相缓蚀剂对金属表面的有效吸附和塑料制品对环境大气产生屏蔽作 用的协同结果。将气相缓蚀剂均匀、稳定地混熔于塑料薄膜中,通过气相缓蚀剂自身的特点适宜的蒸汽压而持续稳定地挥发出缓蚀剂气体,这种缓蚀剂气体或通过与金属离子反应、形成钝化膜络合物,或改变金属表面的酸碱环境及在金属表面形成憎水膜等形式钝化金属表面,从而起到防止或延缓金属锈蚀的发生。
 
四、气相防锈干燥材料
由于气相缓蚀剂的挥发受到环境相对湿度的制约,潮湿的气氛可以影响它的防锈性能。所以在高湿的条件下使用气相缓蚀剂时,往往需要同时放置干燥剂。吸湿材料亦用以作气相缓蚀剂的裁体,常用干燥剂载体为硅胶、三氧化铝、沸石分子筛、蒙脱土、凹土等。气相防锈干燥材料(Vapor Phase corrosion inhibitor desiccant material)是以干燥剂作处理气相缓蚀剂 溶液,将其加热并蒸发掉水分而制成,是一种气相缓蚀剂和干燥剂相结合而制成的新型气相 防锈材料,它可以弥补气相缓蚀剂在高湿环境下防锈性能的不足。通过干燥剂的多孔性载体 可以改变气相缓蚀剂的聚集状态和稳定性,从而改善其挥发性能和气相防锈能力。
 
五、气相防锈胶粘带 
气相防锈胶粘带是一种具有气相防锈性能的压敏胶带。当粘贴到金属表面时,对金属表面起防锈蚀作用,去除时拉开即可,使用方便。防锈压敏胶粘带一般以柔韧性塑料膜为基 体,如聚乙烯薄膜,表面涂上胶粘剂即成为胶粘带,它具有一定的机械强度及柔韧性。所涂 布的压敏粘胶剂通常是由溶剂活化的弹性主体材料、配合增粘剂、交联剂、增塑剂、防老剂、 缓蚀剂等辅助成分组成,各种配合剂之间相互影响,相互制约,需要适当配比。使用的缓蚀 剂包括气相缓蚀剂和接触性缓蚀剂,使得气相防锈胶粘带即具有气相防锈性能,也具有接触 防锈性能。
 
六、其它气相防锈制品 
随着防锈技术应用实践的发展,各种新型的气相缓蚀制品和气相防锈工艺不断被开发出来。气相防锈涂料是一种水溶性气相缓蚀剂 (VCI)和水性聚合物乳液,可以涂装于各种包 装材料上使用,对金属制品进行防锈包装外,还可以直接涂装于金属表面作为防腐蚀涂料使 用。气相防锈涂料是近年出现的一种新型防腐蚀涂料,它通过采用气相缓蚀剂取代或部分取 代传统的防腐蚀涂料中的无机防锈颜料,不仅克服了传统的防锈颜料,如铅系、铬酸盐系等, 毒性大的缺点,而且气相缓蚀剂在涂层的缺陷处迁移富集,赋予了防腐蚀涂层的自修复性能。 可剥性气相防锈涂料是一种对金属具有气相防锈功能的特殊涂料,将其喷涂到金属表面,可快速形成一层封闭的保护膜,起到表面保护的作用,然后,可完全将其剥离下来。可剥性气 相防锈涂料主要应用于不便用其他材料对金属进行防护的地方,尤其是对保护较精密的金属 零件、工具等,使其在短期储存和运输过程中,避免周围介质,如空气、水分或化学物质的影响而产生腐蚀或性能下降。气相防锈油和气相防锈溶液—将油溶性气相缓蚀剂溶解于润滑油中制得的防锈油称气相防锈油或称挥发性防锈油,是—种有良好接触防锈性能,又有良好的气相防锈性能,同时有一定润滑性能的防锈油。气相防锈油除了在附有油膜的地方具有防锈能力外,在油不能到达的地方或不易形成油膜的地方也可受到保护。气相防锈溶液是将气相缓蚀剂溶于蒸馏水或有机溶剂中,配成溶液,溶液浓度为8%~10%浸涂或喷洒在产品表面,外层用石蜡纸或塑料薄膜包装。有时也可使制品浸泡在盛有溶液的瓶子中,并加盖储存,或把这种溶液浸渍在包装箱的内衬板上,使包装内物品受到防锈保护。也可把溶液注入设备内腔,由于气相缓蚀剂的作用,使整个内腔内壁受到保护。气相防锈溶液和气相防锈油既可以用于工序防锈中,也可以用于封存防锈。塑料加工技术的发展,产生了很多气相防锈塑料制品,比如适用于各种金属管、槽的内壁防锈处理的气相防锈塑料软管、适用于作防撞防震层的气相防锈气泡纸、气相防锈夹链袋。
 
气相防锈产品应用注意事项
气相防锈纸、气相防锈薄膜及其所制作的袋、带、封套等,一般情况应将零件包裹,在零件与气相防锈包装材料之间不应有其他材料,允许采用溶剂稀释型置换性防锈油或脱水防锈剂清洗,干燥后的残留微量油膜和有保护作用的钝化膜,气相缓蚀剂处理过的一面应面向金属。被防锈的金属表面一般应该在气相防锈包装材料的 300 mm 距离之内,所有的包装都应密封。当直接使用气相防锈包装材料作包裹袋时,袋中空气量应尽可能的少,并将开口处密封。单一或多种化合物组成的粉状或结晶状(片、丸等)气相防锈材料,可用挂袋、喷雾方式使缓蚀剂蒸气到达制品表面,也可将气相缓蚀剂以粉末、喷射、或雾化方式直接喷入容器内,喷后将包装物立刻密封。用层制或复合气相防锈材料包装制品,气相缓蚀剂应放在内层、面向金属。当气相缓蚀剂处理的材料用于含有隔离板的纸板箱(盒)中时,气相缓蚀剂处理的材料应裱(衬)在纸板箱(盒)的内表面。为了防止零件或包装破损,采用衬垫和缓冲材料衬在突出锐角及边缘,衬垫的地方要紧密围绕产品。使用气相缓蚀剂处理过的衬垫和缓冲材料,当接触金属有影响时,应用铝箔或其他适当的屏蔽材料将制品和气相缓蚀剂材料隔开。
 


                                                                                                                                                                                                                  文章作者:  张大全   高立新 (上海电力学院环境工程系,上海 200090)


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