硅氧烷酮铝缓蚀剂NEUF815的应用研究

1、诺泰生物科技（合肥）有限公司 www.neuftech 硅氧烷酮铝缓蚀剂NEUF815的应用研究 程庆华 QQ：652558529 2014.5.18诺泰生物科技（合肥）有限公司 目 录一、铝材的理化性质二、铝合金分类、特点及应用三、铝缓蚀剂介绍四、新型铝缓蚀剂NEUF815的缓蚀性能研究诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝的机械性质n密度：铝的密度为2.7kg/dm3，与铁的7.87kg/dm3和铜的8.90kg/dm3相比，大约只有它们重量的1/3。n强度：纯铝很软，强度低，但是添加铜、镁等元素制成合金，经淬火处理，强度很高，再添加锌，则可获得更高的强度值。 n铝合金经淬火和其它热处理可以获得

2、各种各样的性质。这些热加工均附加了热处理符号。表1表示出日本工业标准的附加符号及其含义。 n加工性：铝有良好的展性和延性，容易进行压延、挤压、锻造、成形等塑性加工。容易制成各种板、箔、型材、管、棒、线等各种形状的铝制品。n接合性：铝可以利用焊接、钎焊、铆接、粘接等方法连接起来，广泛应用于各产业界。n磁性：铝是非磁性材料，在磁场中不受影响，可用于与超导相关的机械、半导体基板等方面。 n铸造性：铝的熔点660.4，容易熔融。此外，含有硅的铝熔液，流动性良好，可用于制造铸件和压铸件。诺泰生物科技（合肥）有限公司 表1铝的热处理符号及其含义热处理符号符号的含义基本符号细分符号F原制造状态(不经任何热处

3、理)O退火H加工硬化H1只经过加工硬化H2加工硬化后经过适当的软化处理H3加工硬化后经过稳定性处理T用热处理方法达到F、O、H以外的稳定质量T1高温加工冷却后自然冷却T2高温加工冷却后进行冷加工，再自然冷却T3固溶热处理后进行冷加工，再自然冷却T4固溶热处理后再自然冷却T5高温加工冷却后人工冷却硬化处理T6固溶热处理后人工冷却处理T7固溶热处理后进行稳定性处理T8固溶热处理后进行冷加工，再人工冷却硬化处理T9固溶热处理后进行人工冷却处理，再冷加工T10高温加工冷却后进行冷加工，再人工硬化处理诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝的化学特性和耐腐蚀性 n铝在氧化性酸液中能生成钝态保护膜，不易腐蚀，但是

4、在非氧化性酸(如盐酸)液中，在pH值3.5的酸性溶液中腐蚀得很快。常温时，铝在pH值8.5的碱性溶液中腐蚀得很快。 诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝的化学特性和耐腐蚀性n铝合金对其它金属(除镁和锌外)而言，在电化学方面属于贱金属(易氧化金属)，所以铝在使用中与贵金属铜，铁等重金属相接触时，会产生异种金属的接触腐蚀。因此，铝合金不要在酸、碱液体中使用，还必须注意不要与异种金属材料相接触。n铝在室温的大气环境中，在pH值=48.5的水溶液中，由于能形成稳定的自然氧化保护膜，所以具有耐腐蚀性。n但是，即使在这个范围内，在含有氯离子的水中，钝化保护膜会产生缺陷，发生孔蚀。尤其是在Cu2+和Fe3+共存

5、时更加有害，即使是含量很少，也会促使其产生孔蚀和裂隙腐蚀。n此外，也要注意由于电防腐蚀而生成碱。n在铝和铝合金中，以纯铝的耐蚀性为最好。其中耐蚀性的铁和铜等不纯物质越少越好。n为了改进铝的机械性质而加入Cu、Mg、Zn、Si等元素的高强度铝合金。这些添加元素除了降低耐腐蚀性外，由于热处理还容易引起晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹。 诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝的腐蚀特性n在大气中铝表面有一层自然生成的极薄而透明的氧化保护膜。该膜是由三层结构组成的。最外层是含有水分的多孔质疏松层，是硬质结晶的水软铝石(Al2O3H2O)，所以有细微的裂隙；中间层是致密的活性阻挡层不定形的氧化铝(Al2O3)；最内层是

6、基体金属铝(右图)。铝表面氧化膜的结构模型诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝的腐蚀特性n通常，这层氧化膜能防止铝在大气中受到侵蚀，但是万一受到损伤，表面疏松层遭到破坏，则下面阻挡层的外表面会形成新的疏松层，阻挡层下面是铝的基体，会再产生新的阻挡层，恢复损伤前的三层结构状态。阻挡层的厚度在大气中大致上是一定的，能够保持防蚀效果。n由于铝是活泼金属，与大气中的氧起反应形成的氧化保护膜是作为阻挡层而显示出其防蚀效果。但是把这层氧化保护膜浸在强酸，强碱中，会发生均匀腐蚀、局部腐蚀(孔蚀)。此外，还有接触腐蚀(电蚀、裂隙腐蚀)以及由于材料的原因而产生剥离腐蚀、应力腐蚀。诺泰生物科技（合肥）有限公司 腐蚀类

7、型n晶间腐蚀 因势差发生在晶粒边界或相邻区域，晶粒很难被攻击 经常发现在该合金系列的2xx.x, 5xx.x 和7xx.xn点腐蚀发生在小范围的金属表面快速增长的凹坑导致金属表面的穿孔n凹坑的数量取决于合金n经常发现在该合金系列的2xx.x 和7xx.x铸铝铜合金 诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝合金分类n以铝为基体元素，加入一种或多种合金元素组成的合金，统称为铝合金。n铝合金分类： 变形铝合金 铸造铝合金诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝合金分类 纯铝系1 系 ，如1000合金 Al-Mn系合金3 系，如3003合金 非热处理型合金 Al-Si系合金4 系，如4043合金 Al-Mg系合金5

8、系，如5083合金变形铝合金 Al-Cu系合金2 系，如2024合金 热处理型合金 Al-Mg-Si系合金6 系，如6063合金 Al-Zn-Mg系合金7 系，如7075合金 Al-其它元素8 系，如8089合金诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝合金分类 纯铝系 非热处理型合金 Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金铸造铝合金 Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 热处理型合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金诺泰生物科技（合肥）有限公司 不同铝合金的抗腐蚀性能：

9、铝合金种类合金元素抗腐蚀性一般腐蚀点腐蚀晶间腐蚀1XXX（纯铝）99.9%优优优2XXX （铝铜）铜一般差差3XXX （铝锰）锰，锰镁优差一般4XXX （铝硅）硅一般佳佳5XXX （铝镁）锰，镁，铬优佳佳6XXX （铝镁硅）镁，硅优佳优7XXX （铝锌）锌，镁，锰，铜一般一般佳诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝合金特点与应用n1 系铝合金，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，可塑性加工，可加工成板、带、箔和挤压制品等，强度低，不可热处理强化n2 系铝合金，硬度较高，铜元素含量较高，主要作为航空铝材n3 系铝合金，一种防锈铝合金，主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性的低载荷零件生产n4 系铝合

10、金，属建筑用材料，机械零件，铸造用材，焊接材料，低熔点，耐蚀性好，具有耐热、耐磨特性n5 系铝合金，密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但是不可做热处理强化，主要用于生产各种铝板n6 系铝合金，是一种冷处理铝铸造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化要求高的场合，可使用性好，容易涂层，加工性好n7 系铝合金，属于航空铝系列，是可热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差n8 系铝合金，大部分用于生产铝箔诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝合金应用n铝合金具有密度低、强度高、塑性好，热加工性能好，可加工成各种型材等优点。n被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建

11、筑，装修及化学工业中，铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。n近些年，朝铝合金加工的趋势日益增长。n铸铁、钢铁件慢慢被铝合金代替。诺泰生物科技（合肥）有限公司 n铝合金通常是先加工成铸造品、锻造品以及箔、板、带、管、棒、型材等，再经冷弯、锯切、钻孔、拼装、上色等工序而制成。n铝合金加工方法：切削，铣削，钻削，铰削，研磨，抛光等加工n铝合金在轧制、拉拔、锯切、钻孔等加工时大多数情况下都采用水性金属加工液，使用金属加工液不可避免地遇到水基加工液对铝材的腐蚀问题. 如不加以控制, 不仅会使铝合金表面失去光泽,如铝合金发黑、发黄、表面穿孔，出现白斑等现象，还会使铝合金强度降低，严重影响铝

12、合金的性能。铝合金应用诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝材缓蚀剂种类 含磷无机盐铝缓蚀剂 无机盐铝缓蚀剂 非含磷无机盐铝缓蚀剂铝材缓蚀剂 含磷有机铝缓蚀剂 有机铝缓蚀剂 非含磷有机铝缓蚀剂诺泰生物科技（合肥）有限公司 铝材缓蚀剂种类n无机非磷缓蚀剂（如铬酸盐、硅酸盐、钼酸盐等；硅酸盐在水性环境中不稳定，易出现絮凝，无机盐，在体系中配伍性差；铬酸盐中含有六价铬，有很强的毒性, 环境污染严重, 对人体有一定影响, 其应用已逐渐受到严格的限制；钼酸盐含稀有金属，价格昂贵n无机含磷缓蚀剂（如磷酸钠、亚磷酸钠、多聚磷酸钠等，均属于无机盐，与有机体系配伍差，易引起水体富营养化n有机含磷缓蚀剂（如酚醚磷酸酯，

13、脂肪醇醚磷酸酯，亚磷酸酯，脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯，蓖麻油磷酸酯等，在体系中配伍好，但缓蚀效果有限，呈酸性，需中和至微碱性使用，在不同体系中缓蚀效果差别较大，有时需要添加很大的 量才能达到预期效果，当体系pH值大于9.5时，缓蚀效果明显下降，无法满足高pH值条件下阻止铝的腐蚀，同时磷酸酯易引起水体富营养化n各国开始研发新的高效无磷类有机铝材缓蚀剂诺泰生物科技（合肥）有限公司 n新型铝合金缓蚀剂 -硅氧烷酮NEUF815铝材缓蚀剂介绍诺泰生物科技（合肥）有限公司 硅氧烷酮NEUF815介绍nNEUF815是一种含有磺酸基硅氧烷酮类有机水性铝材缓蚀剂，不含磷，在酸性和碱性水环境下能保持非常稳定的状态，

14、不易分解和腐败，由于其特殊的结构和性能，对环境及人体健康无损害，能很好地与铝合金形成极强的Al-O-Si键，而硅氧烷酮的磺酸基又可与铝合金表面形成极强的吸附膜，从而大大提高铝合金抗腐蚀能力，主要用于水性环境下铝材的缓蚀剂，同时对焊锡具有非常好的缓蚀功能，能减小焊锡在水性环境下的腐蚀。诺泰生物科技（合肥）有限公司 n硅氧烷酮NEUF815铝材缓蚀剂可用于各种水性环境，适用于pH=412的体系中，在高pH值环境下效果仍非常明显，可用于防冻液、液压支架液、水-乙二醇液压液、金属加工液等各种水性体系中，根据客户的配方体系决定添加量，一般建议添加量为0.05-2.0% 。硅氧烷酮NEUF815介绍诺泰生

15、物科技（合肥）有限公司 22铝缓蚀剂有机保护层的构成磷酸酯缓蚀剂保护层羧酸衍生物铝合金铝氧化物层有机保护层有机保护层铝合金铝氧化物层AlROAlOAlOROPOOR铝合金铝氧化物层AlCROAlOAlHOO诺泰生物科技（合肥）有限公司 硅氧烷酮NEUF815缓蚀机理RSO3铝合金铝氧化物层AlSiHOAlOAlOHOCHOOSiO OHOHHOOHCORSO3HRSO3铝合金铝氧化物层AlSiOAlOAlOHOCHOOOHHOHSi OOCORSO3H致密保护层RSO3铝合金铝氧化物层AlSiOAlOAlOOCOOOHOSi OCORSO3- H2O- H2O诺泰生物科技（合肥）有限公司 硅氧

16、烷酮在金属加工液中的缓蚀效果n准备不同的铝腐蚀抑制剂n将不同的铝腐蚀抑制剂加入基础配方中n各浓缩液稀释至5%浓度进行测试n将不同的铝合金放进含有不同铝缓蚀剂的稀释液中进行铝材腐蚀测试n铝材腐蚀按照GB/T6144-2010标准进行测试诺泰生物科技（合肥）有限公司 金属加工液浓缩液基础配方一：类类 别别浓缩液基础配方浓缩液基础配方妥尔油（妥尔油（NEUF3033)NEUF3033)8.0%8.0%合成磺酸钠合成磺酸钠17%17%50%50%浓度浓度KOHKOH水溶液水溶液2.0%2.0%硼酸酯（硼酸硼酸酯（硼酸MEAMEA合成物）合成物）6.0%6.0%油酸烷醇酰胺（油酸烷醇酰胺（NEUF183

17、NEUF183）4.0%4.0%乙二醇丁醚乙二醇丁醚3.0%3.0%矿物油矿物油36.0%36.0%油水平衡剂油水平衡剂0-3.0%0-3.0%水水28.0%28.0%外观外观透明透明3.0%3.0%水溶液水溶液pHpH值值9.129.12诺泰生物科技（合肥）有限公司 所测试的金属加工液浓缩液组成：配方配方浓缩液基浓缩液基础配方础配方ASI80ASI80硅酸硅酸钠钠NEUFNEUF815815酚醚磷酚醚磷酸酯酸酯磷酸磷酸钠钠放置放置3 3天天后外观后外观pHpH值值1 11001000 00 00 00 00 0 透明透明9.9.12122 29 0.50 00 00 00

18、 0 透明透明8.938.933 39 99.59.50 00.50.50 00 00 0絮状沉淀絮状沉淀9.9.14144 49 99.59.50 00 00.50.50 00 0 透明透明9.9.16165 59 99.59.50 00 00 00.50.50 0 透明透明8.858.856 69 99.59.50 00 00 00 00.50.5 透明透明9.369.36含硅酸钠体系放置前后外观刚加入硅酸钠时刚加入硅酸钠7天后诺泰生物科技（合肥）有限公司 不同腐蚀抑制剂对不同铝合金的抑制结果5%浓度稀释浓度稀释液种类液种类1102ZL101ZL102202450526061当当天天测测试

19、试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试不含铝抑制剂不含铝抑制剂CCCCCCCCCCCC含含ASI80BBABAABBAAAB含硅酸钠含硅酸钠ACACACACACAC含含NEUF815AAAAAAAAAAAA含酚醚磷酸酯含酚醚磷酸酯BBBBBBBBBBBB含磷酸钠含磷酸钠BBCCBBBCBBCB不含任何缓蚀剂含磷酸钠缓蚀剂含酚醚磷酸酯缓蚀剂铝腐蚀图一含NUEF815缓蚀剂含ASI80缓蚀剂含硅酸钠缓蚀剂铝腐蚀图二诺泰生物科技（合肥）有限公司 金属

20、加工液浓缩液基础配方二：类类 别别浓缩液基础配方浓缩液基础配方植物油酸植物油酸6.0%6.0%三乙醇胺三乙醇胺6.0%6.0%羧酸盐防锈剂羧酸盐防锈剂(NEUF486)(NEUF486)6.0%6.0%硼酸酯（硼酸硼酸酯（硼酸MEAMEA合成物）合成物）15.0%15.0%油酸烷醇酰胺（油酸烷醇酰胺（NEUF183NEUF183）10.0%10.0%乙二醇丁醚乙二醇丁醚8.0%8.0%矿物油矿物油20.0%20.0%油水平衡剂油水平衡剂0-3.0%0-3.0%水水28.0%28.0%外观外观透明透明3.0%3.0%水溶液水溶液pHpH值值9.459.45诺泰生物科技（合肥）有限公司 所测试的金

21、属加工液浓缩液组成：配方配方浓缩液基浓缩液基础配方础配方ASI80ASI80硅酸硅酸钠钠NEUFNEUF815815酚醚磷酚醚磷酸酯酸酯磷酸磷酸钠钠放置放置3 3天天后外观后外观 pH pH值值1 11001000 00 00 00 00 0 透明透明9.459.452 298.098.02.02.00 00 00 00 0 透明透明9.239.233 398.098.00 02.02.00 00 00 0絮状沉淀絮状沉淀9.519.514 498.098.00 00 02.02.00 00 0 透明透明9.489.485 598.098.00 00 00 02.02.00 0 透明透明9.1

22、09.106 698.098.00 00 00 00 02.02.0 透明透明9.689.68含硅酸钠体系放置前后外观刚加入硅酸钠时刚加入硅酸钠7天后诺泰生物科技（合肥）有限公司 不同腐蚀抑制剂对不同铝合金的抑制结果不同腐蚀抑制剂对不同铝合金的抑制结果5%浓度稀释浓度稀释液种类液种类1102ZL101ZL102202450526061当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试当当天天测测试试7天天后后测测试试不含铝抑制剂不含铝抑制剂DDDDDDDDCCDD含含ASI8

23、0CCCCCDCCBCCC含硅酸钠含硅酸钠ACADADACABAD含含NEUF815AAABAAAAAAAA含酚醚磷酸酯含酚醚磷酸酯CCCCCCCCCCCC含磷酸钠含磷酸钠CDCCCCCCCCCC不含任何缓蚀剂含磷酸钠缓蚀剂含酚醚磷酸酯缓蚀剂铝腐蚀图三含NUEF815缓蚀剂含ASI80缓蚀剂含硅酸钠缓蚀剂铝腐蚀图四硅氧烷酮NEUF815在微乳化切削液中的应用组分组分一（重量比 ）组分二(重量比）组分三（重量比）N9620（润滑剂）20%20%20%NEUF316（防锈剂）20%20%20%NEUF726（防锈剂）8%8%8%NEUF652（杀菌剂）2%2%2%酚醚磷酸酯-2%-NEUF815（

24、硅氧烷酮）-2%消泡剂0.1%0.1%0.1%水49.9%47.9%47.9%3%水溶液pH值9.579.239.623%腐蚀性（国标铝）D级C级A级铝片腐蚀对比图一添加铝缓蚀剂前添加酚醚磷酸酯添加硅氧烷酮硅氧烷酮NEUF815在极压切削液中的应用组分组分一（重量比 ）组分二(重量比）组分三（重量比）TRIMER230045%45%45%S52（氯化石蜡）20%20%20%基础油30%30%30%NEUF652（杀菌剂）2%2%2%NEUF160H（油水平衡剂）0-3%0-3%0-3%酚醚磷酸酯-2%-NEUF815（硅氧烷酮）-2%消泡剂0.1%0.1%0.1%水-6%3%水溶液pH值9.459.159.593%腐蚀性（国标铝）D级C级A级铝片腐蚀对比图二添加酚醚磷酸酯添加铝缓蚀剂前添加硅氧烷酮添加硅氧烷酮NEUF815前后客户铝件腐蚀对比图诺泰生物科技（合肥）有限公司 添加前添加后诺泰生物科技（合肥）有限公司 硅氧烷酮NEUF815在磨具铝加工液中的应用添加前添加后