建立時間: 2004-10-05 16:29:40
如何正確選用適合的防銹添加劑及防銹油(一)-敦峰傅瑜中
如何正確選用適合的防銹添加劑及防銹油(一)
在日常生活中，我們經常遇見例如: 汽車版金的銹蝕、洗衣機外殼的銹蝕、空調外殼的銹蝕等, 實際上這些銹蝕是一相當複雜的反應。為進一步探討如何防銹，我們必須先了解何為銹蝕?它的原理是什麼?而在此我們僅將銹蝕狹隘的侷限在鐵金屬銹蝕的電化學腐蝕，並不會討論到機械磨損等銹蝕。
何謂電化學銹蝕：
金屬表面生銹，主要是由於和空氣中的氧、水分或腐蝕性物質接觸所致。鐵金屬在自然環境中，常因水分和氧以及其它侵蝕性氣體和雜質作用而發生銹蝕。當水滴在金屬表面時，因水分和空氣中氧發生氧的不均勻充氣，而產生氧濃差電化學腐蝕。
造成電化學銹蝕的主要元件(如圖1):
1. 陽極 (在這裡金屬氧化產生帶正電的金屬離子及電子), Fe Fe+2 + 2 e
2. 陰極 (在這裡氧分子由於水及陽極產出電子的存在而產生還原) O2+2H2O+4e 4OH-
3. 電解質(連結陰極與陽極的介質, 通常為液體如水等)
4. 導體(連結陰極與陽極傳送電流，如金屬本身)
e- (陽極) e-
(圖1)
從以上路徑來看:
當陽極產生的鐵離子進一步與水發生反應﹔
Fe+2＋2H2O Fe(OH)2+ 2H-
而氫氧化鐵又與陰極產生的氫酸根 (OH-)結合型成Fe(OH)3, 沉積在鐵表面形成鐵銹
4Fe(OH) 2 + O2+2H2O 4Fe(OH) 3
同時氫氧化鐵又進一步與氧作用產生黑色三氧化二鐵, 造成鐵銹面積持續擴大
Fe(OH) 2 + O2 Fe 2 O 3+4 H2O
故綜合陽極反應則得到以下方程式:
4Fe+4 H2O+ O2 2Fe 2 O 3+ 8H-+ 8 e (式A)
而綜合陰極反應則得到以下方程式:
O2+2H2O+ 4 e 4OH- (式B)
我們將式A及式B合併則得到:
4Fe+3 O2+8H2O 2 Fe 2 O 3+8 H2O (式C)
水在陰極及陽極的反應中會自然產生, 也就是說銹蝕一但產生, 它的持續擴散只需要有鐵和氧氣的存在.
所以防銹油最重要的目的是防止氧氣與鐵金屬表面的接觸而達到防銹的效果!!
何謂防銹及其原理：
在此我們將防銹定義為: 非熟化處理(non-curing), 以多種介質的表面塗層處理, 在一定時間內用來防止金屬表面的化學反應的技術. 一般有所謂水溶液型,溶劑型, 油型,熱融型等, 但並不包含油漆,鍍鋅, 陰極防蝕等其他防銹相關處理等.
至於防蝕的原理為何, 由於前面一節所提到防銹最重要的工作是阻絕氧氣(空氣)、濕氣(水分)或腐蝕性物質與金屬表面接觸(以鐵為主要說明對象).
金屬表面生銹，主要是由於和空氣中的氧、水分或腐蝕性物質接觸所致，如使金屬表面和這些銹蝕性物質隔絕，在金屬表面上形成隔膜，就可以達到防銹目的。但一般礦物油和金屬吸附力不強(金屬表面自由能為零點幾牛頓每米)，水的表面張力為8xl0-4N/cm，碳化氫為(2-3)xl0-4N/cm，形成油膜不牢固，而且易於吸收並溶解部分水分和氧，並容易浸透油膜，因而所起到的防銹隔膜作用是十分微弱的，如加入防銹劑可以彌補這些缺點。
在防銹油中防銹劑分子一端和金屬表面緊密地吸附，而另一端則和基礎油分子相吸附，以致形成比較堅固的吸附膜，以達到防銹，即隔絕水分、氧及其它銹蝕性物質的目的。
防銹劑是一種油溶性的極性化合物，其分子中一端是極性很強的基團，與金屬表面有很強的吸附力，另一端是非極性烷基，有疏水性，當防銹劑在金屬表面形成緊密排列的保護層時，就可防止水等腐蝕介質與金屬接觸起到防銹作用。而溶解的防銹劑的基礎油也有一定防銹作用，它可藉助凡得瓦引力與防銹劑的烴基緊密結合使形成的吸附膜厚度增加和更加緊密牢固。(如圖二)
防銹劑的種類：
防銹劑是用來防止油品變質形成酸性物質及像極壓添加劑那樣能與金屬發生反應的物質與金屬反應的添加劑。防銹劑的佔用方式一種是與油品變質產生的物質發生反應，另一種方式是在金屬表面形成防腐蝕保護膜。
常用的防銹劑有磺酸鹽、有機梭酸及鹽、有機磷酸鹽、酯及雜環化合物等。
(1)磺酸鹽。
是最常用的防銹劑，既有石油磺酸鹽，如礦物油精制，制取白油時的副產物如石油磺酸鋇，結構為
也包括合成磺酸鹽，如制備合成洗滌劑時的副產物重烷基苯磺酸鋇
以及二壬基蔡磺酸鋇等。結構為
等。
磺酸鹽防銹劑有良好防銹效果，而且抗鹽霧效果好，適用於鋼，鐵，銅等金屬上，並且是一種油溶性乳化劑，可配制成防銹和清洗性均好的防銹乳化油。
(2)有機羧酸及其鹽。
屬於這類防銹劑的有烯基丁二酸，結構為
或它的酰氨，如
環烷酸鋅是一種有良好油溶性的棕色膏狀物，常與石油磺酸鋇複合使用，有良好防銹性。結構為
N-油酰(替)肌氨酸十八胺鹽
以及高級脂肪酸的鈣、鋅、鉛等鹽。其中硬脂酸鋁中以雙硬脂酸鋁防銹效果最好。
(3)有機磷酸鹽。
包括烷基磷酸的有機胺鹽和咪唑啉鹽，結構為
M為有機胺或咪唑啉，是防銹性能和抗磨性能的多效添加劑，其中雙十二烷基磷酸三氨乙基十七烯基咪唑啉鹽的結構為
(4)酯型。
應用較多和較早的酯型防銹劑是羊毛脂。羊毛脂是多種酯和醇的混合物，有較強的表面吸附力，能吸收水並將其包圍住起防銹作用。把羊毛脂制成鎂皂或將羊毛脂酯化再皂化制成羊毛脂磺酸鹽，防銹性比羊毛脂更好。多元醇酯也有很好的防銹性能，如季戊四醇單脂肪酸酯，結構為
山梨糖醇肝單油酸酯, (Span-80)，結構為
都是防銹性強又是乳化性能的非離子表面活性劑。
(5)有機胺。
烷基胺，烷基多元胺及其同羧酸生成的鹽式酰胺都可做抗酸性防銹劑，如松香胺等
(6)雜環化合物。
苯並三氮唑等雜環化合物能吸附在銅等有色金屬表面並形成蟄合物，對金屬有較好的緩蝕效果。苯並三氮挫的結構為
其他雜環化合物防腐蝕劑還有:N,N'-二水楊酸-1,2-二胺丙烷，結構為
茜素等，結構為
King Industrial Inc. 專業生產防銹劑CA及NA-SUL系列水性、溶劑型、油性及熱融型防銹劑。
採用全合成技術的Dinonylnaphthalene Sulfornate 鋇鹽、鈣鹽、鋅鹽、鎂鹽、鈉鹽、鋰鹽及無灰型銨鹽合成防銹劑。
台灣地區指定服務代理商：
敦峰股份有限公司
地址：臺灣省臺北市仁愛路二段三十四號七樓
電話： 02-23411216~7傳真： 02-23945734
電子郵件信箱：tunfen@ms13.hinet.net
聯絡人: 傅瑜中先生
在日常生活中，我們經常遇見例如: 汽車版金的銹蝕、洗衣機外殼的銹蝕、空調外殼的銹蝕等, 實際上這些銹蝕是一相當複雜的反應。為進一步探討如何防銹，我們必須先了解何為銹蝕?它的原理是什麼?而在此我們僅將銹蝕狹隘的侷限在鐵金屬銹蝕的電化學腐蝕，並不會討論到機械磨損等銹蝕。
何謂電化學銹蝕：
金屬表面生銹，主要是由於和空氣中的氧、水分或腐蝕性物質接觸所致。鐵金屬在自然環境中，常因水分和氧以及其它侵蝕性氣體和雜質作用而發生銹蝕。當水滴在金屬表面時，因水分和空氣中氧發生氧的不均勻充氣，而產生氧濃差電化學腐蝕。
造成電化學銹蝕的主要元件(如圖1):
1. 陽極 (在這裡金屬氧化產生帶正電的金屬離子及電子), Fe Fe+2 + 2 e
2. 陰極 (在這裡氧分子由於水及陽極產出電子的存在而產生還原) O2+2H2O+4e 4OH-
3. 電解質(連結陰極與陽極的介質, 通常為液體如水等)
4. 導體(連結陰極與陽極傳送電流，如金屬本身)
e- (陽極) e-
(圖1)
從以上路徑來看:
當陽極產生的鐵離子進一步與水發生反應﹔
Fe+2＋2H2O Fe(OH)2+ 2H-
而氫氧化鐵又與陰極產生的氫酸根 (OH-)結合型成Fe(OH)3, 沉積在鐵表面形成鐵銹
4Fe(OH) 2 + O2+2H2O 4Fe(OH) 3
同時氫氧化鐵又進一步與氧作用產生黑色三氧化二鐵, 造成鐵銹面積持續擴大
Fe(OH) 2 + O2 Fe 2 O 3+4 H2O
故綜合陽極反應則得到以下方程式:
4Fe+4 H2O+ O2 2Fe 2 O 3+ 8H-+ 8 e (式A)
而綜合陰極反應則得到以下方程式:
O2+2H2O+ 4 e 4OH- (式B)
我們將式A及式B合併則得到:
4Fe+3 O2+8H2O 2 Fe 2 O 3+8 H2O (式C)
水在陰極及陽極的反應中會自然產生, 也就是說銹蝕一但產生, 它的持續擴散只需要有鐵和氧氣的存在.
所以防銹油最重要的目的是防止氧氣與鐵金屬表面的接觸而達到防銹的效果!!
何謂防銹及其原理：
在此我們將防銹定義為: 非熟化處理(non-curing), 以多種介質的表面塗層處理, 在一定時間內用來防止金屬表面的化學反應的技術. 一般有所謂水溶液型,溶劑型, 油型,熱融型等, 但並不包含油漆,鍍鋅, 陰極防蝕等其他防銹相關處理等.
至於防蝕的原理為何, 由於前面一節所提到防銹最重要的工作是阻絕氧氣(空氣)、濕氣(水分)或腐蝕性物質與金屬表面接觸(以鐵為主要說明對象).
金屬表面生銹，主要是由於和空氣中的氧、水分或腐蝕性物質接觸所致，如使金屬表面和這些銹蝕性物質隔絕，在金屬表面上形成隔膜，就可以達到防銹目的。但一般礦物油和金屬吸附力不強(金屬表面自由能為零點幾牛頓每米)，水的表面張力為8xl0-4N/cm，碳化氫為(2-3)xl0-4N/cm，形成油膜不牢固，而且易於吸收並溶解部分水分和氧，並容易浸透油膜，因而所起到的防銹隔膜作用是十分微弱的，如加入防銹劑可以彌補這些缺點。
在防銹油中防銹劑分子一端和金屬表面緊密地吸附，而另一端則和基礎油分子相吸附，以致形成比較堅固的吸附膜，以達到防銹，即隔絕水分、氧及其它銹蝕性物質的目的。
防銹劑是一種油溶性的極性化合物，其分子中一端是極性很強的基團，與金屬表面有很強的吸附力，另一端是非極性烷基，有疏水性，當防銹劑在金屬表面形成緊密排列的保護層時，就可防止水等腐蝕介質與金屬接觸起到防銹作用。而溶解的防銹劑的基礎油也有一定防銹作用，它可藉助凡得瓦引力與防銹劑的烴基緊密結合使形成的吸附膜厚度增加和更加緊密牢固。(如圖二)
防銹劑的種類：
防銹劑是用來防止油品變質形成酸性物質及像極壓添加劑那樣能與金屬發生反應的物質與金屬反應的添加劑。防銹劑的佔用方式一種是與油品變質產生的物質發生反應，另一種方式是在金屬表面形成防腐蝕保護膜。
常用的防銹劑有磺酸鹽、有機梭酸及鹽、有機磷酸鹽、酯及雜環化合物等。
(1)磺酸鹽。
是最常用的防銹劑，既有石油磺酸鹽，如礦物油精制，制取白油時的副產物如石油磺酸鋇，結構為
也包括合成磺酸鹽，如制備合成洗滌劑時的副產物重烷基苯磺酸鋇
以及二壬基蔡磺酸鋇等。結構為
等。磺酸鹽防銹劑有良好防銹效果，而且抗鹽霧效果好，適用於鋼，鐵，銅等金屬上，並且是一種油溶性乳化劑，可配制成防銹和清洗性均好的防銹乳化油。
(2)有機羧酸及其鹽。
屬於這類防銹劑的有烯基丁二酸，結構為
或它的酰氨，如
環烷酸鋅是一種有良好油溶性的棕色膏狀物，常與石油磺酸鋇複合使用，有良好防銹性。結構為
N-油酰(替)肌氨酸十八胺鹽
以及高級脂肪酸的鈣、鋅、鉛等鹽。其中硬脂酸鋁中以雙硬脂酸鋁防銹效果最好。
(3)有機磷酸鹽。
包括烷基磷酸的有機胺鹽和咪唑啉鹽，結構為
M為有機胺或咪唑啉，是防銹性能和抗磨性能的多效添加劑，其中雙十二烷基磷酸三氨乙基十七烯基咪唑啉鹽的結構為
(4)酯型。
應用較多和較早的酯型防銹劑是羊毛脂。羊毛脂是多種酯和醇的混合物，有較強的表面吸附力，能吸收水並將其包圍住起防銹作用。把羊毛脂制成鎂皂或將羊毛脂酯化再皂化制成羊毛脂磺酸鹽，防銹性比羊毛脂更好。多元醇酯也有很好的防銹性能，如季戊四醇單脂肪酸酯，結構為
山梨糖醇肝單油酸酯, (Span-80)，結構為
都是防銹性強又是乳化性能的非離子表面活性劑。
(5)有機胺。
烷基胺，烷基多元胺及其同羧酸生成的鹽式酰胺都可做抗酸性防銹劑，如松香胺等
(6)雜環化合物。
苯並三氮唑等雜環化合物能吸附在銅等有色金屬表面並形成蟄合物，對金屬有較好的緩蝕效果。苯並三氮挫的結構為
其他雜環化合物防腐蝕劑還有:N,N'-二水楊酸-1,2-二胺丙烷，結構為
茜素等，結構為
King Industrial Inc. 專業生產防銹劑CA及NA-SUL系列水性、溶劑型、油性及熱融型防銹劑。
採用全合成技術的Dinonylnaphthalene Sulfornate 鋇鹽、鈣鹽、鋅鹽、鎂鹽、鈉鹽、鋰鹽及無灰型銨鹽合成防銹劑。
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聯絡人: 傅瑜中先生
Posted in: 潤滑講座 業界消息
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