鐵銹轉化劑防銹機理的研究

1、.鐵銹轉化劑防銹機理的研究隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速開展,鋼鐵材料的防腐工作越來越引起各方面的重視。為了保護鋼鐵不受腐蝕,延長其使用壽命,對鋼鐵進展防腐蝕涂裝成為一種最經濟和有效的方法1。為了獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能,涂裝前必須把鋼材上的鐵銹去除干凈,否那么會由于鐵銹的不斷膨脹導致漆膜和防腐效果很差,因此,鋼鐵的除銹處理是涂裝工藝的重要組成部分,對防腐蝕涂裝的成敗起著決定性的作用。但是許多大型建筑、橋梁、船舶等復雜的鋼構造構件在維修過程中由于受施工條件的限制,難以采用機械化施工方法,只能采用手工或電開工具進展除銹,其結果必然有鐵銹和各種腐蝕產物的殘留,導致除銹質量難以得到保證、施工困難、費用宏大2。同時,

2、由于平安、環(huán)境保護和勞動保護方面的原因,除銹涂料向著高性能、施工方便、高效、符合環(huán)保要求的方向開展。 帶銹涂料根據(jù)其與鋼鐵銹蝕結合方式的不同,可分為轉化型、穩(wěn)定型、浸透型3種2。其中轉化型帶銹涂料由于具有除銹效果好、對鋼鐵外表無害、有保護作用的特點,正被越來越多的采用。這類轉化型帶銹涂料所用轉化劑主要有亞鐵氰酸和丹寧酸等。本文主要從銹蝕產物的生成,闡述兩種不同轉化劑銹蝕轉化機理,最后對鐵銹轉化劑的應用和開展趨勢作了概括和展望。 二 銹蝕生成過程 鋼鐵是熱力學性質不穩(wěn)定的構造材料,因此在其外表構成一個活性外表,暴露在空氣中受到氧氣、水分及其他腐蝕介質作用必然發(fā)生腐蝕,轉化成鐵銹。鐵銹疏松多孔,不

3、僅不能阻止鋼鐵構件與空氣和水的接觸,還會把空氣和水分保存在鋼鐵構件的外表,進一步加速鋼鐵的銹蝕。同時,鐵又是一個多化合價的金屬,從鋼鐵腐蝕起,它由低價的鐵變成穩(wěn)定的高價化合物。由于鐵銹生成過程是持續(xù)和不斷進展的,所以,鐵銹實際上是一個復雜的鐵化合物。 鐵銹生成過程實際上就是鋼鐵的電化學腐蝕過程。鋼鐵在潮濕空氣里,其外表因吸附作用而覆蓋一層極薄的水膜、水微弱電離產生少量H+和OH-,同時由于空氣中CO2的溶解,水里H+增多,這樣外表就形成了一層弱酸性電解質溶液薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和雜質或碳就形成了無數(shù)微小原電池。其中鐵為負極,碳為正極,發(fā)生原電池反響。 鐵作為負極失去電子被氧化:-Fe-2e=F

4、e2+ 水膜里溶解的氧氣作為陽極得到電子被復原:+2H2O+O2+4e=4OH- 隨著OH-濃度逐漸增大,那么OH-與Fe2+結合生成FeOH2。FeOH2被空氣中氧所氧化生成氫氧化鐵:4FeOH2+O2+2H2O=4FeOH3 空氣中的二氧化碳跟氫氧化鐵反響,就生成紅褐色的堿式碳酸鐵。此外,鐵與空氣中的氧氣反響還生成氧化鐵,這些鐵的化合物就是鐵銹的主要成分。 從銹蝕表觀層次來看3,分三層:面層浮銹,中層粒銹帶銹涂料,底銹帶銹涂料。上層的銹蝕較疏松,是已成熟、惰性的物質,底層銹蝕較嚴密,是正在成長的、活性的,它緊靠鋼鐵外表呈群落分布。在疏松、惰性的浮銹上涂漆,由于很難起反響,涂漆得不到良好的附

5、著;然而去除浮銹在底銹上涂漆,由于它是活性的,碰到水、氧等介質又會繼續(xù)反響,即穿過漆膜再次呈現(xiàn)銹蝕。因此,為了使鐵銹轉化劑發(fā)揮更好的效果,減少浪費,降低本錢,在涂覆時應首先去除上層疏松的銹蝕浮銹,然后再將其涂覆在底層的銹蝕上,這樣可以使銹蝕呈穩(wěn)定狀態(tài)并互相有很好的附著,從而到達良好的防銹除銹作用。 三 銹蝕轉化機理 轉化型帶銹涂料是利用能與鐵銹起化學反響的轉化劑,將鐵銹轉化為構造穩(wěn)定致密的鐵合化物,這種化合物沒有去極化作用,可嚴密地附著在鋼構造外表,又可與耐蝕涂層良好鍵合,而成為耐蝕涂層與鋼構造外表間接偶聯(lián)物。根據(jù)轉化型帶銹涂料所用轉化劑的不同,銹蝕轉化機理也不同。常用的轉化劑有磷酸-亞鐵氰酸

6、及磷酸-丹寧酸等。 磷酸-亞鐵氰酸型轉化劑與鐵銹起反響包括兩個過程: 1、亞鐵氰酸與鐵銹起作用,生成亞鐵氰酸鹽; 2、磷酸與鐵銹發(fā)生反響,使鋼鐵外表鈍化。 如以鐵銹中的鐵銹轉化劑為例,亞鐵氰酸與其反響生成亞鐵氰酸鐵1: 防腐 該反響在堿性或中性條件下速度很慢,在帶銹涂料中參加磷酸可顯著加快反響速度;此外磷酸可直接與鐵銹發(fā)生磷化反響,生成穩(wěn)定致密的磷化鐵: 鐵銹轉化劑防銹機理研究 如國內研制的H06-18就是亞鐵氰化鉀與磷酸組成的轉化型帶銹涂料,作為艦船、化工設備及重型機械行業(yè)鋼構造外表除銹和耐蝕底層涂料,已得到推廣使用。 磷酸-丹寧酸型的作用機理是丹寧酸與鋼鐵外表及銹層中的鐵離子作用生成丹寧酸

7、鐵的鈍化層穩(wěn)定的螯合物,強有力地附著在金屬外表,形成一種良好的不溶性保護膜,抑制腐蝕過程,到達穩(wěn)定鐵銹的目的4;同時,磷酸能加速丹寧酸鐵絡合物的形成,具有防銹作用。此外,磷酸直接與鐵銹反響生成耐腐蝕的磷酸鹽及鈍化膜,它能使膜層附著結實,具有陰極化和阻蝕鈍化作用。 四 應用與開展趨勢 轉化型帶銹涂料可用于鐵銹層較厚的外表,轉化速度快,但由于本身呈酸性,對其后的配套面漆有一定的破壞作用,因此要求配套面層涂料耐酸。轉化型涂料在應用時,必須考慮被涂物銹層的厚度、均勻性以及轉化液的用量。為獲得較好的效果,施工人員應先作試驗。另外,轉化型涂料應添加少量緩蝕劑,以防止殘留酸的腐蝕。 隨著環(huán)保意識的不斷增強,鐵銹轉化劑的研究正向著水基環(huán)保方向開展。近年來納米技術也開場應用到水基防銹技術中,這無疑給防銹技術的研究和應用開拓了