2019铁锈转化剂防锈机理的研究语文

1、第1页铁锈转化剂防锈机理的研究随着现代工业的飞速发展 , 钢铁材料的防腐工作越来越引起各方面的重视。为了保护钢铁不受腐蚀, 延长其使用寿命, 对钢铁进行防腐蚀涂装成为一种最经济和有效的方法 1 。为了获得优良的耐腐蚀性能 , 涂装前必须把钢材上的铁 锈清除干净 , 否则会由于铁锈的不断膨胀导致漆膜和防腐效 果很差 ,因此, 钢铁的除锈处理是涂装工艺的重要组成部分,对防腐蚀涂装的成败起着决定性的作用。 但是许多大型建 筑、桥梁、船舶等复杂的钢结构构件在维修过程中由于受施 工条件的限制 , 难以采用机械化施工方法 ,只能采用手工或 电动工具进行除锈 , 其结果必然有铁锈和各种腐蚀产物的残 留, 导

2、致除锈质量难以得到保证、施工艰难、费用巨大2 。同时, 由于安全、环境保护和劳动保护方面的原因,除锈涂料向着高性能、施工方便、高效、符合环保要求的方向发展。 带锈涂料根据其与钢铁锈蚀结合方式的不同 , 可分为转化 型、稳定型、渗透型 3 种 2 。其中转化型带锈涂料由于具 有除锈效果好、对钢铁表面无害、有保护作用的特点, 正被越来越多的采用。这类转化型带锈涂料所用转化剂主要有亚 铁氰酸和丹宁酸等。本文主要从锈蚀产物的生成 , 阐述两种 不同转化剂锈蚀转化机理 , 最后对铁锈转化剂的应用和发展 趋势作了概括和展望。二 锈蚀生成过程第2页钢铁是热力学性质不稳定的结构材料 , 因此在其表面构成 一个

3、活性表面 , 暴露在空气中受到氧气、水分及其他腐蚀介 质作用必然发生腐蚀 , 转化成铁锈。铁锈疏松多孔 , 不仅不能 阻止钢铁构件与空气和水的接触 , 还会把空气和水分保留在 钢铁构件的表面 ,进一步加速钢铁的锈蚀。同时 , 铁又是一个 多化合价的金属 ,从钢铁腐蚀起 , 它由低价的铁变成稳定的 高价化合物。由于铁锈生成过程是持续和不断进行的 , 所以 , 铁锈实际上是一个复杂的铁化合物。铁锈生成过程实际上就是钢铁的电化学腐蚀过程。钢铁在 潮湿空气里 , 其表面因吸附作用而覆盖一层极薄的水膜、水 微弱电离产生少量 H+和 OH-,同时由于空气中 C02 的溶解，水 里 H+增多,这样表面就形成

4、了一层弱酸性电解质溶液薄膜，它跟钢铁里的铁和杂质或碳就形成了无数微小原电池。其中 铁为负极 , 碳为正极 , 发生原电池反应。铁作为负极失去电子被氧化 :(-)Fe-2e=Fe2+ 水膜里溶解的氧气作为阳极得到电子被还原：(+)2H2O+O2+4e=4O H-随着 0H 浓度逐渐增大，则 0H 与 Fe2+结合生成 Fe(0H)2。Fe(OH)2 被空气中氧所氧化生成氢氧化铁:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3空气中的二氧化碳跟氢氧化铁反应 , 就生成红褐色的碱式 碳酸铁。此外 , 铁与空气中的氧气反应还生成氧化铁 ,这些铁 的化合物就是铁锈的主要成分。第3页从锈蚀表观层次来看

5、 3, 分三层 : 面层浮锈 , 中层粒锈带锈 涂料 ,底锈带锈涂料。上层的锈蚀较疏松 , 是已成熟、惰性的 物质, 底层锈蚀较紧密 , 是正在成长的、活性的 , 它紧靠钢铁 表面呈群落分布。在疏松、惰性的浮锈上涂漆 , 由于很难起 反应, 涂漆得不到良好的附着 ; 然而去除浮锈在底锈上涂漆 , 由于它是活性的 ,碰到水、氧等介质又会继续反应 , 即穿过漆 膜再次呈现锈蚀。因此 , 为了使铁锈转化剂发挥更好的效果 减少浪费 , 降低成本 , 在涂覆时应首先去除上层疏松的锈蚀 （ 浮锈 ）, 然后再将其涂覆在底层的锈蚀上 , 这样可以使锈蚀 呈稳定状态并相互有很好的附着 , 从而达到良好的防锈除

6、锈 作用。三 锈蚀转化机理 转化型带锈涂料是利用能与铁锈起化学反应的转化剂 , 将 铁锈转化为结构稳定致密的铁合化物 , 这种化合物没有去极 化作用 ,可紧密地附着在钢结构表面 , 又可与 耐蚀涂层良好键合 , 而成为耐蚀涂层与钢结构表面间接偶联 物。根据转化型带锈涂料所用转化剂的不同 , 锈蚀转化机理 也不同。常用的转化剂有磷酸- 亚铁氰酸及磷酸 - 丹宁酸等。磷酸 -亚铁氰酸型转化剂与铁锈起反应包括两个过程:1 、亚铁氰酸与铁锈起作用 , 生成亚铁氰酸盐 ;2 、磷酸与铁锈发生反应 ,使钢铁表面钝化。如以铁锈中的铁锈转化剂为例 , 亚铁氰酸与其反应生成亚 铁氰酸铁 1:第4页防腐该反应在碱

7、性或中性条件下速度很慢 , 在带锈涂料中加入 磷酸可显着加快反应速度 ; 此外磷酸可直接与铁锈发生磷化 反应 , 生成稳定致密的磷化铁 :铁锈转化剂防锈机理研究如国内研制的 H06-18 就是亚铁氰化钾与磷酸组成的转化型 带锈涂料 , 作为舰船、化工设备及重型机械行业钢结构表面 除锈和耐蚀底层涂料 , 已得到推广使用。磷酸 -丹宁酸型的作用机理是丹宁酸与钢铁表面及锈层中 的铁离子作用生成丹宁酸铁的钝化层 （ 稳定的螯合物 ）, 强有 力地附着在金属表面 , 形成一种良好的不溶性保护膜 , 抑制 腐蚀过程 , 达到稳定铁锈的目的 4; 同时, 磷酸能加速丹宁 酸铁络合物的形成 , 具有防锈作用。

8、此外 , 磷酸直接与铁锈反 应生成耐腐蚀的磷酸盐及钝化膜 ,它能使膜层附着牢固 , 具 有阴极化和阻蚀钝化作用。四 应用与发展趋势 转化型带锈涂料可用于铁锈层较厚的表面 , 转化速度快 ,但 由于本身呈酸性 ,对其后的配套面漆有一定的破坏作用 , 因 而要求配套面层涂料耐酸。转化型涂料在应用时 , 必须考虑被涂物锈层的厚度、均匀性以及转化液的用量。为取得较好的效果 ,施工人员应先作试验。另外 , 转化型涂料应添加少量 缓蚀剂 , 以防止残留酸的腐蚀。 随着环保意识的不断增强 , 铁锈转化剂的研究正向着水基 环保方向发展。近年来纳米技术也开始应用到水基防锈技术 中, 这无疑给防锈技术的研究和应用开辟了广阔