防闪锈剂的分类和作用机理

2022-03-07 09:51:57

腐蚀是材料受周围环境介质的作用而产生损坏的过程。

金属如钢铁,一般是由处于稳定态的矿石经过消耗能量的还原冶炼,电解等过程而制得的,因此,金属本身具有释放出能量,恢复到低能而稳定的原始氧化状态的倾向,故金属材料的腐蚀在热力学上是一个自发的过程,即金属具有被腐蚀的自然趋势。

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水性漆涂于钢铁表面,在干燥过程中会产生闪锈,这些闪锈破坏了涂层与钢铁表面的附着,并且会在以后的时间里逐渐加大锈蚀程度,使涂层失去保护作用,这些溶剂型漆没有的问题却是水性漆的大麻烦。

添加防闪锈剂能够抑制腐蚀的产生,钝化钢铁表面,阻止钢铁进一步氧化,以保证金属表面用水性漆的施工可靠性。

金属的腐蚀有三种类型:电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀,其中电化学腐蚀是最普遍、最重要的一类腐蚀形式。

在水溶液中,不同金属之间存在电位差,可形成腐蚀微电池。即使是同一块金属板,由于局部内应力的差异、焊缝成分的不同、电解质溶液的浓度差、温度差、溶液中氧浓度差等都会产生电位差而导致腐蚀。

碳钢的主要成分是铁和微量的渗碳体,铁的标准电极电位(Fe-Fe2+为-0.44V,Fe-Fe3+为-0.036V)比炭更负,当有水存在时,铁为阳极、炭为阴极,两极直接接触,就会形成腐蚀电池。电流从铁流向炭,铁被腐蚀。因此,水、氧和金属中的杂质构成了电化学腐蚀的重要因素。

防闪锈剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境介质中可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物。添加防闪锈剂可以抑制或降低水性涂料对金属,特别是对钢铁的腐蚀现象。

防闪锈剂按作用机理大致可分为阳极型、阴极型和混合型三类。

阳极型防闪锈剂抑制腐蚀电池的阳极反应,这类化合物多为强碱弱酸,如磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐等,在水中水解形成氢氧根离子,并在金属表面形成起钝化作用的氧化物,阻止铁及其合金的腐蚀。

Fe+OH--2e→FeO+H2O

此外,阳极型腐蚀抑制剂还有抑制金属离子化的作用,以及使金属电极达到钝化电位的效果,从而抑制了电化学腐蚀中的阳极反应,使阴极电流增大,形成金属钝化。

亚硝酸盐是最常用的、典型的阳极型腐蚀抑制剂,能在钢铁表面生成一层致密的Fe2O3钝化膜,把金属和腐蚀介质隔离开来。


阴极型防闪锈剂通过提高阴极反应电位,使氢离子在金属表面的还原反应受阻而起到缓蚀作用,也能在金属表面形成化合物膜保护金属,此外还会吸收水中的溶解氧,减缓金属的腐蚀。


混合型防闪锈剂既能抑制腐蚀过程的阳极反应,同时也能抑制阴极反应。其主要作用有:与阳极反应产物生成不溶物,并使阴极上的氧的还原变得困难,这个过程通常能生成起缓蚀作用的胶体物质,抑制氧的还原,某些有机物还可通过在金属表面的吸附体现缓蚀作用。


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