防锈油配方技术

金属是现代机械工业、国防工业、石油工业以及其它部门最重要的结构材料，但它易受外界环境或介质的化学、电化学的作用引起变质或损坏，这就是人们通常所说的金属腐蚀。腐蚀是使材料破坏的主要形式之一，对国民经济和国防建设中的各个部门造成很大的损失。据统计，每年由于金属锈蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2％～4％，以2005年我国GDPl8．23万亿元人民币计算，我国全年因锈蚀而造成的损失至少达360亿元以上，其危害十分惊人。为避免锈蚀，人们采取了各种各样的方法，用防锈油来保护金属制品便是目前最常见的防护方法之一。防锈油是机电、军工和金属加工等行业必备的一种助剂，其用途是对半成品或成品进行防锈。

国外防锈油是在第二次世界大战中由美国首先发展起来的，并于1952年订出了完整的MIL-P-116B标准，共20个品种(即P系列)，分为溶剂稀释型、防锈脂型(包括石油脂型和皂基润滑脂型)、润滑油型(包括矿物油型和合成油型)、指纹去除型、气相型等五类。日本于1952年开始研究，在1959-1966年，根据美军规格标准制订了日本工业标准JIS，并进行了规格的系列化，即NP系列。随后于1980年又进行了修订，将产品分为指纹去除型、普通防锈油型、溶剂稀释型、防锈脂型和气相防锈油型五大类，共16个品种。日本防锈油脂规格是根据美军规格标准而制订的，基本上反映了国外发达国家的水平。国内防锈油脂是随着钢铁和机械工业的发展而发展起来的，60年代开始出现产品。武汉材料保护研究所制订了GB4879—85“防锈包装”标准，列出了国产防锈油的种类和指标；北京石油化工科学研究院等单位，在调查和分析的基础上，参考日本J1SK2246-1980规格标准根据我国国情制订了我国的防锈油脂规格标准。近年来，随着我国金属加工工艺水平的提高，对防锈油产品质量也提出了更高的要求，我国防锈油在研制开发、规格发展、品种的更新换代及应用等方面均取得了较大进展。

二十一世纪人们将更加注重对自身赖以生存的环境进行保护。质量上乘的防锈油必须具备有一定时间的防锈能力和不含铅、芳香烃等有害身体健康的物质，还要具备无污染、不易燃、使用方便、造价低廉等特点。因而采用符合环保要求的防锈材料，开发具有可生物降解性的防锈油品，实施更为健康和有效的防腐包装工艺也将变得越来越重要。

2000年，我国制定了防锈油脂产品系列行业标准SH/T0692-2000，该标准将防锈油分为5种类型，并根据膜的性质、油品的粘度等细分为15个牌号，对每个牌号的产品也分别制定了相应的技术要求。

除指纹型防锈油是指能除去金属表面附着的指纹的防锈油，能把金属表面的汗液(少量水、食盐、乳酸、尿酸等)溶解、置换或中和，以达到抑制金属腐蚀的目的。该类油具有良好的湿热防锈性、除膜性、分离安定性、人汗防蚀性、除指纹性和对铜、锌、铝、铅等不腐蚀。主要用于工序间金属件的防腐保护，其产品代号为L-RC，闪点不低于38℃，40℃运动粘度小于12mm2/s。

此类防锈油是以适当馏分的石油溶剂为溶解介质，再配以成膜材料、防锈剂等调制而成的防锈油，常温涂覆在金属表面。待溶剂挥发后形成一层均匀的防锈膜层，对黑色金属和有色金属均有较好的耐盐雾、抗湿热性，适用于机械制品、军械武器零部件、工具仪表等长期封存防锈。根据油膜的性质，溶剂稀释型防锈油又分为L-RG沥青型硬膜油、L-RE软膜油、L-REE-1低闪点水置换型软膜油、L-REE-2高闪点水置换型软膜油、L-RF透明硬膜油5个牌号。

防锈脂耐盐雾、抗湿热性强，防护期长，高温不流失，低温不开裂，油膜透明柔软，涂覆性好，主要用于转动轴承类高精度机加工表面的封存防锈，产品代号为L-RK。

该类防锈油以各种润滑油馏份为基础油，加入适当防锈剂调配而成，其产品分一般金属材料和内燃机内部防锈两大类，产品代号分为为L—RD一1，L—RD一2、L—RD一3，L—RD一4—1，L—RD一4—2和L—RD一4—3。主要用于金属材料及其制品室内短期封存防锈，在应急情况下可对机械运转起短期润滑作用。该类产品是防锈油中用途最广、用量最大的品种。

气相防锈油是含有油溶性并在常温下能汽化的防锈油，可对设备内腔裸露金属起防锈作用，防护期较短，主要用于密闭润滑系统的设备储存防锈。

金属的锈蚀是指金属受大气中的水分、氧气及其他腐蚀性气体等介质的影响而引起的腐蚀或变色，钢铁在大气中表面生成的以氧化物或氢氧化物为主的化合物称为锈。锈蚀可以理解为金属表面形成局部微电池而引起的电化学反应，锈蚀的反应速度在某种程度上随氧分压、温度、电解质浓度的增加、pH值降低而增加。

为了避免生锈，根据不同的要求，一般有永久性和暂时性两种防护措施。永久性防锈多采用油漆、涂料或电镀等方法；而暂时性防锈则多采用防锈油进行防护。组成的一种暂时性防护材料，其对金属的保护一般是通过以下几个作用得以实现：

是具有极性基团和较长碳氢链的有机化合物，它是由不对称的极性和非极性两部分组成。其极性基团依靠化学键的作用，能在金属表面形成定向吸附，从而降低金属表面活性中心的活性，阻挡水分子和氧分子的吸附，减缓锈蚀过程；其非极性部分能在金属表面形成一层疏水性保护膜，阻挡参加腐蚀反应的有关电荷或物质移动，从而降低了锈蚀机率和速率。

防锈剂是具有不对称结构的表面活性剂，当其分子极性比水分子极性更强、与金属的亲和力比水更大时，便可以将金属表面的水膜置换掉，从而减缓金属的锈蚀速度；当防锈剂的浓度超过临界胶束浓度时，防锈剂分子就会以极性基团朝里、非极性基团朝外的“逆型胶束”状态溶于油中，吸附和捕集极性的腐蚀性物质，并将其封存于胶束之中，使之不与金属接触，起到防锈作用。

防锈油中的碱性防锈剂可与酸性腐蚀介质进行中和反应，高分子羧酸皂中的部分游离羧酸能中和碱外，还可与腐蚀性酸发生复分解反应生成新盐和高分子羧酸，使有些防锈油对极性物质具有中和

置换和增溶作用。

基础油是防锈油的主要成分，其主要起载体作用和油效应作用，前者使各种功能性添加剂在油中充分分散和发挥作用，后者是在极性分子吸附少的金属表面进行物理吸附，并深入到定向吸附的防锈剂分子之间，借助范德华引力与防锈剂分子共同堵塞孔隙，使吸附膜更加完整和紧密，并使吸附不够牢固的极性分子不易脱落，从而更有效地保护金属。

防锈油脂通常由成膜剂、防锈剂和其它辅助添加剂(如分散剂、抗氧剂、防霉剂和消泡剂等)多种材料混合制成。成膜剂能在金属表面形成一层油膜，对防锈膜起到增强和保护作用。防锈剂又称油溶性缓蚀剂，是防锈油中起防锈作用的关键组分。目前防锈剂有上百个品种，按极性基团通常分为磺酸盐，羧酸及其皂，酯，胺和其他5大类。

它是防锈油的主要成分，是防锈剂载体，使防锈剂在油中均匀分散，又能起到油效应作用。同时它的烃基深入到定向吸附的防锈剂分子之间，借助范德华吸引力与防锈剂分子共同堵塞孔隙，使金属表面上的吸附膜更加紧密完整，使吸附不牢的极性分子不易脱附，从而更有效地保护金属。此外，基础油还可以在极性分子吸附少的金属表面进行物理吸附，发挥组合效应。

它有一个较强的极性基同，作用机理是吸附。防锈剂最大的优点是抗盐水，盐雾，抗潮湿，酸中和、水置换性能好。对多种金属有较好的防锈性能，兼有水膜、汗液置换功能。随着其浓度增大作用越强。它可溶解于热的基础油中，不能单独使用，必须与其他缓蚀剂复合使用。

磺酸盐是广泛使用的防锈剂，目前用得最多的是钡盐，其次是钙盐、钠盐和镁盐。石油磺酸钡(T701)是防锈油中最基本的防锈剂，在湿热和盐雾条件下，有较好的水膜和人汗置换性，对黑色金属和有色金属均有良好的防锈性能。石油磺酸钠(T702)具有乳化性和防锈性，在防锈油中作防锈剂、助溶剂；在乳化油中作亲油乳化剂。二壬基萘磺酸钡(T705)油溶性优于T701，防锈性能与T701相似。多烷基苯磺酸钠与T701相似，应用于各种防锈油脂中，对钢铁、黄铜具有良好的防锈和抗盐雾效果。磺酸盐类防锈剂的缺点是耐大气腐蚀不如羧酸皂类，在实际使用中常与其他防锈剂或表面活性剂复合使用。

用作防锈剂的羧酸及其皂类主要有烯基丁二酸、环烷酸锌、硬脂酸铝、氧化石油脂及其钡皂等。其中烯基壬二酸(T746)、烯基壬二酸酯(T747)的使用最普遍。

酯类的极性较弱，在油中要加入很大的量才会有效，因此往往要在酯类化合物上引入其他极性基团以增加极性，提高防锈效果。山梨糖醇单油酸酯(SPAN 80)是目前最常用的一种酯类防锈剂，主要用作水包油型乳化液及封存防锈油的调制，具有防潮湿、水置换等性能，另外还有一定的助溶和分散作用。

单纯的胺类在矿物油中的溶解能力和防锈效果均不理想，但与油溶性有机酸中和成盐后，相关性能却会大幅度提高，如N-油酰肌氨酸十八胺盐(T711)的油溶性和防锈性比它对应的胺大为提高。其他经常使用的防锈剂有咪唑啉的烷基磷酸酯盐、咪唑啉的丁二酸盐、2-疏基苯骈三氮唑的油溶性衍生物和苯骈三氮唑等。苯骈三氮唑(T706)是最常用的铜、银等金属的缓蚀剂，对钢铁也有一定的防锈效果。但T706难溶于矿物油，一般将它与助剂混溶后再加入油中。

由于缓蚀剂的官能团在金属表面吸附而起到缓蚀作用，同时它的水置换性能好，是防锈油中主要的水置换剂，使防锈油常温下脱去金属表面的水分。如N-油酰肌氨酸脱水能力较强。同时它的抗湿热强，防锈效果好，在基础油中溶解较好。

在防锈油中需要加入一些添加剂起到特殊作用如分散剂、抗氧剂、防霉剂和消泡剂等。