潤滑油聚焦
眾所周知，金屬的銹蝕不僅存在于機械設備器件，也存在于日常生活用具中，是人們生產上、生活上經常碰到的問題。然而，許多本來可以防止的金屬銹蝕現象，卻往往由于人們缺乏必要的防護常識而發生 ，致使設備、用具的銹蝕或報廢，造成不必要的損失。隨著工業生產的迅速發展，人們對防銹工作的要求越來越高，防腐科學在國民經濟中的地位日益突出。水性防銹劑的應用越來越廣泛。
一、水性防銹劑的應用性能需求
不同行業對水性防銹劑的防銹周期、環保要求、殘留情況、化學成分、使用溫度等要求均不相同，比如 ：
（1）熱處理淬火（油淬）工件清洗防銹后，要求水性防銹劑能耐一定高溫，經過不同溫度回火（約170~450 ℃）后，仍然能夠保持幾天的防銹能力，沿海的企業還要求能夠抵抗鹽霧的腐蝕。多數情況下，工件在回火后還同時要求表面具有較好的均勻性和光亮性，不能有油斑、黑斑或白斑等殘留，這就要求水性防銹劑具有很好的潤濕性，不容易產生殘留。而對于滲氮工藝，還要求熱處理前的清洗和防銹不能影響滲氮后的工件表面狀態，不能產生掉皮現象。
（2）使用水溶性淬火劑進行高頻或中頻淬火時，存在瞬間高溫，淬火后工件表面的余溫較高，很容易產生浮銹，尤其在高溫季節或梅雨季節，對水性防銹劑性能提出了較高的要求。工序間放置時間較長時，比如超過1 周，則需要單獨進行防銹，且水性防銹劑不能影響后道的金屬加工介質，如磨削液。
（3）金屬加工過程中要求切削液具有較好的防銹功能，由于新加工的表面已經去除了氧化層，表面能較高，容易引起生銹，因此要求所使用的金屬加工液具備較好的疊片防銹（一般應 24 h 合格）和鑄鐵屑防銹功能，同時工件疊加放置時不容易產生迭印。此外，所使用的金屬加工液應對機床具有一定的保護作用，在正常維護和不停機的情況下不應造成機床生銹，不對機床配件如銅件造成腐蝕。對于混材加工的企業，不僅要求對黑色金屬具有防銹作用，還要求能對有色金屬具有保護作用。
（4）清洗后工序間防銹或裝配前的防銹要求清洗防銹二合一產品或水性防銹劑產品具有工序間防銹功能，不過現場工藝不同，防銹時間要求也不一樣，如鑄鐵材質的發動機缸體或缸蓋最長防銹期可能需要達到 2 周時間，變速箱零件一般為 1~2 天，最長可能達到 5 天。此外，要求處理后的零件表面不能有白色殘留、固體雜質殘留、水紋或軟粘性殘留，不能影響后續的焊接工藝或裝配，滿足清潔度控制要求，不能影響裝配精度。
（5）鋼板涂裝前處理脫脂后，需經過幾道水漂洗，在水洗過程中鋼板表面容易產生浮銹，會影響后道表面處理質量，如在水洗工序中加入防銹劑，不僅要量小，同時化學成分還不能對后道的表面處理劑成膜造成影響。綜上所述，不同行業的防銹要求差別很大，所用到的防銹原理和防銹材料也不一樣，只有深入用戶現場，通過觀察、訪談和交流不斷的了解和挖掘客戶的真正需求，包括客戶沒有提出來的潛在需求，才能更好的滿足使用要求。
二、水性防銹劑研究和應用現狀
目前金屬加工行業內常用的防銹材料主要分為以下幾類 ：（1）無機類的，主要有亞硝酸鈉、鉬酸鹽、硼酸鹽等，其中亞硝酸鹽和鉬酸鹽屬于氧化性防銹劑，但形成的防銹膜層并不是非常致密，需要一些成膜劑輔助。
（2）有機類的，主要有醇胺、羧酸鹽（以一元酸、二元酸和三元酸為主）、硼酸酯、酰胺等，該類防銹材料在不同行業均會有所應用。其中羧酸類是應用最廣泛的一類防銹添加劑，使用前需要與不同類型的醇胺中和成羧酸胺使用，但該類防銹劑成本較高。硼酸酯類防銹劑不僅具有較好的抗迭印效果，還具有一定的抗菌能力，但這類防銹劑不夠穩定，有水解的可能性。
（3）成膜助劑，目前報道較多的是聚乙二醇、聚丙烯酸鈉、水溶性樹脂等，有人曾做過試驗驗證，PEG1500 比 PEG400 具有更好的成膜效果。
（1）低殘留水性防銹劑研究的專利現狀
根據水性防銹劑的應用實踐，金屬加工行業對于工件加工后的表面要求越來越高，無論是水性防銹劑單獨使用，還是添加到其他水性金屬加工液中使用，均要求使用后工件表面不能有肉眼可見殘留（包括白色殘留、固體顆粒物、軟粘性殘留等），且不能影響后道加工，如裝配、焊接等。因此，針對低殘留水性防銹劑的研究，已成為眾多行業內從業者的研究對象之一，目前已經公開、審查或授權的研究成果或研究進展詳見下表 1。
由表 1 可知，低殘留水性防銹劑的特點是主要采用有機物作為主防銹劑，如羧酸鹽、醇胺、硼酸、硼酸酯、硅烷等，同時添加一些成膜助劑增強成膜效果，如聚丙烯酸鈉和聚乙二醇，考慮到潤濕性和滲透性，成膜助劑也可以是一些表面活性劑或醇醚溶劑，可選用的表活主要是陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑。其中，陽離子表面活性劑吸附在金屬表面后，烷基鏈暴露在空氣中具有一定的疏水效果，有助于隔離潮濕空氣，并保持自清潔功能，將是水性金屬防銹劑的一個重要研究方向。
（2）水性防銹劑應用現狀
熱處理行業常見的生銹問題是回火后生銹、回火后放置過程中生銹或回火并拋丸后生銹，極端情況下淬火清洗后就會出現生銹。目前行業內越來越多的客戶開始使用環保型水性防銹劑，淬火后用水性清洗劑清洗并用水性防銹劑漂洗，但這類防銹劑有個缺點，由于有效防銹成分主要是有機物，在進行高溫回火后會產生一定的高溫分解，降低防銹效果，但對于低溫回火則影響不大。也有部分企業仍然使用傳統的無機型防銹劑，以亞硝酸鈉作為主要防銹成分，此類防銹劑在防銹效果方面很突出，但容易在工件表面產生結晶，甚至吸潮，影響外觀。也有客戶使用乳化型防銹劑，具有較好的抗濕熱效果和一定的抗鹽霧能力。
在金屬工件機加工過程中，工序間防銹主要以水性防銹劑為主，而儲存防銹和長期防銹則以防銹油為主。水性防銹劑相比防銹油，具有很好的可清洗性，尤其是在金屬加工的工序間防銹，進入下道加工前很容易被去除，或者可直接進行加工，同時，水性防銹劑一般與切削液、磨削液、清洗劑等其他水性加工介質均具有較好的相容性。
目前，此類防銹劑主要以羧酸和胺類作為主要防銹成分，并與酰胺、硼酸鹽、表面活性劑、其他成膜助劑等進行復配，起到協同防銹的效果，如果是多種材質防銹，還需添加一些有色金屬緩蝕劑。受到企業規模和經營范圍、地理位置、地方法規要求等因素影響，各企業對于水性防銹材料的選擇標準也有所不同，總體來講，隨著更多企業的環保健康意識在逐步增強，會優先選擇使用綠色環保的水性防銹劑。但仍然有部分企業，在使用具有潛在健康危害的防銹劑組分，主要是基于成本方面考慮，也有部分原因是為了滿足企業自身對于防銹時間的期望。
為了加強水溶性工業介質類產品的防銹性能，也可將水性防銹劑加入到其他水性產品中以增強防銹能力。為了降低使用風險，體驗更好的服務，水性防銹劑使用企業一般會針對上下道工序選擇同一家介質供應商，一方面是因為介質間的相容性更好，另一方面是可獲得整體解決方案。
三、水性防銹劑存在的問題和發展趨勢
至今為止，隨著金屬加工行業的不斷發展和產業升級，對產品的表面質量和內在質量要求也越來越高。水性防銹劑使用者不僅僅對防銹性能單個指標的要求提高，同時要求具備一些附加功能，比如不能影響清潔度或后道加工，與密封件具有較好的相容性等。
由于水溶性防銹劑使用時需要對原液進行稀釋，使用過程中濃度會發生變化，同時也會受到其他介質比如切削液或清洗劑污染，因此，濃度的控制相當關鍵，目前多數企業主要通過檢測工作液 pH 值、折光讀數等方式進行簡單的現場控制，但這并不能真正監控防銹劑的組分消耗情況，因此如何建立快速評價方法是目前水性防銹劑現場使用面臨的主要問題之一。除此之外，由于影響水基防銹劑防銹性的因素較多，尚未專門制定關于水性防銹劑的標準，缺乏統一的行業指導和質量標準。再次，近年來關于水性防銹材料的研究進展相對緩慢，或已公開且具有突出效果的防銹材料的產業化比較困難，也是制約水性防銹劑發展的因素之一。
從使用者的角度分析，未來水性防銹劑的發展方向是安全環保，長壽命，多功能，低殘留，抗大氣腐蝕性好，可滿足較長周期的防銹要求。單個防銹材料難以同時滿足上述要求，需要添加劑生產商、介質開發、生產商和使用者互相合作，進行開放式創新，從使用者的需求出發，進行分子設計和合成，以及研究不同添加劑之間的協同效果，優化使用工藝，提高現場防銹管理水平，共同促進水性防銹劑的行業發展。
地址：中國 ? 上海 浦東新區申港大道
158號4幢508
網址：http://www.bytosen.com
郵編：200120