[科普中国]-金属防锈剂

防锈剂是指金属制品在流运过程（生产、储运）中采用的暂时性的抗腐蚀剂。金属防锈剂主要是通过在金属表面形成一层保护膜与环境中的空气、水份等隔离，辅以一些金属膜剂化剂，以减弱金属活性、减缓金属氧化、锈蚀的速度，通过选用不同的成膜剂和分散剂控制油膜的到防锈和保护金属的效果。

分类水基防锈剂水基防锈剂（也称防锈水）是以水为基本材料,加入水溶性药剂,如亚硝酸钠、苯甲酸钠、重铬酸钠、三乙醇胺等配成碱液，水基防锈剂使用方便、成本低、安全。其缺点是在金属表面易发生流淌，水份蒸发后金属零件表面常留下白霜。因此,有时在水基防锈剂中加入一定量吸湿剂。具体操作有两种方法，加热法处理和常温法处理。

油基防锈剂油基防锈剂是以矿物油为基油，加入油溶性缓蚀剂及有关添加剂配成的防锈剂。这类防锈剂取材广泛，成本较低，多用于在零件加工工序中。用于使用水基清洗剂及切削液的零件在其表面附有水膜情况下的脱水防锈处理。有时也用于零件机械加工、电镀后封存前脱水以提高防锈能力。更多的是用于钢铁件常温黑化、高温发兰及磷化处理后脱水封闭以取代传统的煮油脱水封闭。1

防锈机理锈蚀机理金属零件锈蚀指其与周围环境发生化学或电 化学作用而引起的破坏或变质。当零件暴露在 潮湿的空气中，由于其表面对大气中的水有吸附 作用，在零件表面就会形成很薄的湿气层—水 膜，当这层水膜达到一定厚度（20-30个分子） 时，就将形成电化学腐蚀。这类电化学过程将随温度的升高和水中溶解的 CO2 和SO2 等因素而加剧。这样零件表面的铁原子就不断溶解，形成溶 解于水膜的 Fe(OH)2，因 Fe(OH)2 在水膜中不稳 定，进一步与水膜中的氧和水作用而形成不溶于 水的Fe(OH)3，并沉淀附着在被腐蚀的零件表面上，形成红褐色的锈层。

吸附机理有机防锈剂由非极性基团和极性基团组成，非极性基为烃基，具有亲油性，而极性基具有亲水 性。极性基有吸附于零件表面的亲和趋势，当极性基吸附于金属表面后，非极性基即定向排列于 极性基相反的一边，从而在金属表面形成一层非 极性的疏水性水膜，阻止参与腐蚀反应的有关物 质和电荷向金属表面移动，减少它们与金属的接 触，减缓腐蚀速度。2

防锈剂的选择通常在金属加工液中添加防锈剂用来防锈，使用的防锈剂应保证工作液长期使用，需注意以 下几点：

（1）不宜采用无机盐类作为防锈剂；

（2）不能含有磺化物、氯化物和酚等有害物质；

（3）废液应易于处理，减少对环境的污染；

（4）尽量做到优化组合，提高金属加工液的整体性能。

金属加工液中选用环保型有机防锈剂，利用定向吸附作用，通过阻止或延缓氧气和H与零件表面接触来实现防锈。 根据吸附机理，有机防锈剂中应含有一个或 几个较强的极性基团，如：-COOH， -COOR， -CONH2，-OH 等，以便使防锈剂分子吸附在零件表面，而疏水性的烃基在零件表面形成保护膜， 阻止水分子侵蚀零件表面，起到防锈效果 。作为水溶性的防锈剂，要求分子有一定的水溶性，可通过在分子中引入一定数量的强亲水性基团来增 加水溶性。油酸、硼酸、癸二酸、月桂酸和杂环多 元羧酸与乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺反应生成羧 酸酯类防锈剂，其分子中引入了羧酸酯类极性基团，增加了水溶性，分子中的氮原子和氧原子都有 孤对电子，可与铁原子有空轨道的金属表面作用 生成络合物，阻止氧、水等分子与金属接触，是一 种很好的水溶性防锈剂；同时，它们还有润滑性和 表面活性的作用，三乙醇胺的毒性较小，对环境的 影响也小。2

配制方法金属防锈剂有很多类，每一类又有许多种，下面介绍2类6种防锈剂的配制和使用方法。
第一类：氧化剂 金属与氧或氧化剂反应所形成的氧化膜，可隔绝空气与金属，阻止其发生反应，具有防腐蚀作用。
原料：氢氧化钠600 g，亚硝酸钠150 g，硝酸钠75 g，水1 000 g。
制法：将溶液加热至135 ℃，与金属作用的时间，根据其含量碳量不同约为10～90 min。若用于电器内部零件，可在表面涂饰透明漆保护氧化层。
第二类：磷化剂 磷化剂是针状均匀晶体，它不仅有防止金属腐蚀，而且能增强涂层与金属的附着力，因此常用作高档油漆的底层。磷化膜具有很高的绝缘性，一般能承受250～300 V电压，涂饰绝缘漆后可提高到1 200 V。耐热性可达400～500 ℃，耐寒性可以-75 ℃。
配方一：

原料：磷酸锌14 g，硝酸锌28 g，碳酸铅0.05 g，水1 000 g。
制法：将磷酸锌，硝酸锌及碳酸铜溶解在60～70 ℃的热水中即可。
用法：金属部件在溶液中浸渍15 min即成。本配方对外形复杂的零件覆盖磷化膜相当有效。
配方二：

原料：磷酸二氢铁锰30 g，硝酸锌70 g，硝酸锰25 g，水1 000 g。制法：将磷酸二氢铁锰，硝酸锌及硝酸锰溶解在56～70 ℃的热水中即可。
配方三：

原料：磷酸二氢铁锰50 g，硝酸锌100 g，水1 000 g，
制法：将磷酸二氢铁锰及硝酸锌溶于60 ℃的热水中即可。

用法：将待磷化的物件在上述溶液中处理3～5 min即成。
配方四：

原料：磷酸二氢铁锰30 g，硝酸锌60 g，磷酸0.5 g，硝酸钠4 g，水1 000 g。

制法：将磷酸二氢铁锰、硝酸锌、磷酸、硝酸钠在室温下溶于水即可。

用法：将待磷化物件于室温在上述溶液中处理30～40min。3

81型金属防锈剂81型金属防锈剂采用透明干燥薄膜和成膜等多种化工原料并用特种溶剂配制而成。它可以喷涂于各种非磨擦部份的金属表面,如钢、钢镀锌、镀镐、镀铬、紫铜、黄铜、铝、铝镁合金等各种装饰品，以及自行车、缝纫机家用电器、钢丝、刀片等。这种防诱剂对机器设备的表面同样具有防锈作用。

这种防锈剂当涂上金属表面其中溶剂挥发后，形成了肉眼几乎难见的（在1即以下）透明薄膜，所以仍保持原来的金属光亮，只要薄膜不受破损，可长期不受锈蚀，具有抗水气、手污、盐液、煤气烟熏等腐蚀介质的作用，如薄膜受到损坏，可以用各种溶剂如汽油、煤油等去除，重新喷涂即可。4

本词条内容贡献者为:

杨剑虹 - 教授 - 西南大学