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外贸博士
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浅谈金属防锈包装材料

楼主#
更多 发布于:2013-08-21 08:12
摘要:金属是现代机械工业、国防工业及其它部门最重要的结构材料,它易受外界环境 的化学 、 电化学作用引起锈蚀 。金属锈蚀对国民经济造成很大的损失。据一些发国家统计,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%,至少达 100多亿元。为此人们采用了各种方法来保护金属制品。
一、 金属锈蚀原理
 要实现防锈包装 ,首先应该弄清楚锈蚀是如何产生的 。按照锈蚀机理的不同 ,金属锈蚀可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两种类型。化学腐蚀是当干燥气体或非电解质液体与金属 表面接触时 ,具有一定能量的反应粒子在金属表面上与金属发生直接的化学反应。一 般 金属制品的锈蚀主要是电化学腐蚀。金属要发生电化学腐蚀,必须同时具备三个条件:
(1) 金属上各部分(或不同金属间)存在着电极电位;
(2) 具有电位差的各部分要处于相连通的电解质溶液中;
(3) 具有电极电位的各部分必须相联。
 金属制品在储运过程中,往往同时具备锈蚀的三个条件,因为金属制品一般不是纯净金属。
二、 防锈包装材料
 经过清洗和干燥处理的金属制品,应立即进行防锈处理。防锈处理就是将防锈材料以涂刷、浸渍、裹包、密封等方式使用到金属制品上。通常使用的防锈材料有防锈油脂、气相防锈材料和可剥性塑料三种。
(1) 防锈油脂
 防锈油脂是在第二次世界大战中由美国首先发展起来的,我国从60年代开始出现此产 品。目前,国内生产的防锈油脂品种多达100余种,可归纳为以下几种:置换型防锈油、溶剂稀释型防锈油、 润滑油型防锈油、石油脂防锈油、气相防锈油、其它。近20年来,防锈油脂的发展比较快,每年都有新产品问世。
 防锈机理: 防锈油脂是以矿物油为基 体,添加油溶性缓蚀剂和辅助添加剂配制而成的。 单纯的矿物油膜在金属上吸附力不强,不易形成坚固的油膜,且油脂中还易吸收和溶解部分水和氧,其防锈作用微弱。 当在矿物油中加入缓蚀剂,因缓蚀剂多属于表面活性剂,能在金属与防锈油脂的界面上定向吸附,一端与金属表面紧密吸附,而另一端则与基础油吸附, 以致在金属表面形成牢固的吸附膜,达到隔绝水分、氧及其它锈蚀介质的目的,起到防锈作 用。
 防锈油脂特点: 防锈油脂多用于金属制品运输或贮存时的暂时防锈。它具有效果好、使用 方便、成本低廉、操作简单等优点。 但这种方法也有许多不足之处,如在涂覆前要对金属表面进行除污、清洗、干燥等处理, 在处理过程中还要保护设备或零部件本身的精度,有时清洁方法选择不当反而会损伤被保护物;涂覆时,很难达到涂层均匀、无缺陷等要求;另 外,有些产品在运到目的地后要重新去掉涂层,很不方便,而且随之带来了像废液处理、环 境保护等类问题。今后防锈油脂主向更环保、更方便、更节约、多功能、防锈效果更好等几个方向发展。
(2)  气相防锈材料
 将气相缓蚀剂添加到各种载体如塑料、纸、无纺布中,就得到了气 相防锈膜、气相防锈纸和气相防锈布等,这些统称为气相防锈材料。防锈机理气相缓蚀剂(Volatile Corrosion Inhibitor)简写为VCI,是防锈材料的核心。VCI在常温下具有一定的蒸汽压,在密封包装内能够自动挥发,达到金属制品表面后与金属离子发生物理或化学吸附,进而通过改变金属表面电极电位、pH环境、形成络合膜或钝化膜等方式来达到防止金属锈蚀的目的。 由于VCI以气态挥发,有空隙的地方都会有VCI存在 。因此采用气相防锈材料包装金属制品不受其 几何形状的限制,即使有空洞、缝隙或更加复杂的结构气相防锈材料也能发挥防锈作用。气相防锈材料的特点。传统的气相防锈包装具有以下优点:可用于结构较复杂的金属制品;使 用方便,不需要特殊的工艺设施;无油腻,不粘手,可以美化包装,启封后不需要擦除残留 的防锈剂即可使用。 由于以上优点,气相防锈包装技术的实际应用越来越广泛,逐渐取代了黄油、蜡等封存包装方式,提高了功效,降低了成本,延长了保护周期。
 气相缓蚀剂的发展方向
 气相缓蚀剂在近20年时间中,几乎都是用于钢铁类金属材料和制品的保护。但对多种非铁金属则有不同程度的腐蚀或不相容,以至于对多种金属组合件机械制品中的铜、锌 、镉等有色金属部件,往往需采取隔离保护措施或放弃使用气相缓蚀剂技术。对黑色金属和有色 金属同时具有缓蚀作用的多效能气相缓蚀剂的研究和应用是气相缓蚀剂的发展方向之一 。 在气相缓蚀剂的研究和发展过程中,亚硝酸盐由于对钢铁制品有长期有效的防锈能力,使之在机电产品的防锈包装材料中必不可少。但是,对亚硝酸盐的毒性问题也越来越引起了重视。开发低公害,无污染的气相缓蚀剂将是当务之急。 钨酸盐、钼酸盐是目前开发应用较好的环境友好无机缓蚀剂。 此外,人们已经能够利用天然植物制备环境友好缓蚀剂。80年代初 期,Saleh R M等探索从天然植物中提取缓蚀剂的有效组分获得初步成功。1986年,武汉大学陶映初等从茶叶、花椒、果皮中提取缓蚀剂有效组分。开发低毒高效的环境友好缓蚀剂也 是人们今后研究的方向。
(3)  可剥性塑料
 防锈机理: 可剥性塑料是以塑料为基本成分,加入增塑剂、稳定剂、润滑剂、缓蚀剂及溶 剂等配制而成的防锈材料。 将它涂覆于金属表面可硬化成固体膜。 该膜层可隔绝外部介质 对产品的影响,且能从膜层中渗出防锈油液,具有良好的防止大气锈蚀的作用。由于固体膜 被一层油膜与金属件隔开,启封时膜层很容易从金属表面剥下,故称为可剥性塑料。可剥性塑料有热熔型和溶剂型两大类。可剥性塑料于20世纪40年代就在军工产品的防锈包装上使 用,现在广泛应用于工具、汽车、飞机、造船业等金属制品的防锈包装上。
 可剥性塑料特点: 采用可剥性塑料包装金属制品后,所形成的膜层透明美观,使得内装物 很容易辨认和检查。包装操作简单,根据不同类型的可剥性塑料,主要采用浸渍和涂刷的方法。 拆封方便、膜层材料可回收再利用。现有的一些可剥性涂料在成膜性、可剥性等方面都存在明显的问题,主要表现在涂层脆性大、不耐水、可剥性和防锈效果差,其实用性受到 了限制 。
三、 防锈包装材料的发展
 目前的防锈包装技术主要采用上述防锈材料对产品进行包封,或采用在产品的密封包装 内放入定量干燥剂的方法。纵观国内外防锈包装材料的发展,今后应该在以下几个方面重点研究 :
(1) 重视理论研究 。
 目前应用防锈材料主要凭经验,关于金属防锈包装保质期的研究较少。
(2) 开发低公害的防锈包装材料 。
为了满足绿色包装的要求,必须重视高效、低毒、经济的防锈材料的研究开发,使防锈包装材料减量化、无害化。
(3)开发多功能防锈包装材料 。
 使一种防锈材料能满足多种金属的防绣要求;或是防锈材料在起防锈作用的同时还可以起到缓中保护作用等。使专业产品、定型产品的防锈包装标准化。 这样能够提高金属包装工 作效率,使包装更规范。
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发布于:2013-08-21 08:25
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