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CM-1铸铁水基防锈剂的研究
作者:佚名    技术进步来源:本站原创    点击数:7627    更新时间:2008/3/19

     CM-1铸铁水基防锈剂的研究

武汉   罗永秀 

 

[摘  要]  通过正交试验,从一组水溶性高分子成膜剂中选出了较理想的聚丙烯酸酯作为水基防锈剂的成膜剂。含5%聚丙烯酸酯的有机水基防锈剂CM-1 对铸铁的室内防锈达3个月以上。

[关键词]    防锈水    成膜剂   铸铁

 

1.  概述

铸铁水基工序间防锈是机加工厂的一个棘手问题,常用的防锈水因其液膜极易流淌,防锈期仅一个星期左右,要延长防锈期必须定期重新处理,极不方便。我们通过对各种成膜剂对提高水基防锈剂防锈效果的研究发现,丙烯酸酯树脂能明显地提高水基防锈剂对铸铁的防锈效果,含有聚丙烯酸酯的水基防锈剂CM-1对一级灰口铸铁的室内防锈期达到三个月以上,膜层光亮透明。

 

2.  试验方法

以F-124水基防锈剂(不含亚硝酸钠和磷酸盐)为基础,加入不同的成膜剂,以所配制防锈液的稳定性、防锈膜外观和室内挂片防锈期为主要评价指标,初选成膜剂,然后通过正交试验确定配方,并研究成膜剂用量对防锈性的影响。

稳定性试验:在250mL的白广口瓶中,加入200mL防锈剂,加盖后室内常温放置,3个月无明显变化为合格。

室内挂片试验:50mm×50mm一级灰口铸铁试片(按SH/T 0218制备试片,下同)在防锈液中(常温)浸1分钟,取出挂放于室内,观察试片表面出现锈蚀的时间(天)。

防锈膜外观:50mm×50mm一级灰口铸铁试片经防锈处理、室内挂放24小时后,观察防锈膜的完整性、透明性和流挂情况,以膜均匀、透明、边缘无收缩、无明显流挂为合格。

湿热试验:SH/T 0365 。

腐蚀试验:SH/T 0365 。

 

3.  试验结果及讨论

 

3.1 成膜剂的确定

 

  作为水基防锈剂的成膜剂必须具备:能溶于水,成膜均匀,原料易得,无毒等条件。为此我们选择了聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯、水溶性环氧树脂和羧甲基纤维素等成膜剂,以8%的F-124水基防锈剂为基础介质,按各种成膜剂增稠和成膜能力强弱分别加入适量的各种成膜剂。试验结果如表1所示。

 
成 膜 剂

 

项  目

聚丙烯酰胺

  (1%*)

 

聚丙烯  酸钠

(1%)

聚丙烯  酸酯

(4%)

水溶性环氧树脂

(4%)

羧甲基

纤维素

(2%)

空白

(8%F-124)

 

溶液外观

浅黄色透明液,拉丝

浅黄色透明液,拉丝

乳白色,不拉丝

乳白色,不拉丝

浅黄色透明液,有颗粒

浅黄色透明液,不拉丝

溶液稳定性

(3个月)

少许沉淀

少许沉淀

无明显变化

无明显变化

无明显变化

无明显变化

膜外观

均匀、透明、湿膜

均匀、透明、湿膜

均匀、透明、干膜

干膜、发白

不均匀、有颗粒

均匀、透明

室内挂片

防锈试验 (天)

12

10

>20

>20

9

7

 

 

  *注:重量百分数,下同。

 

试验结果表明,在含F-124的防锈液中分别加入各种成膜剂都能明显地提高F-124对铸铁的防锈性,然而,聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠虽然增稠效果较好,但有拉丝现象,并且有较强的粘、滑感,不可取。羧甲基纤维素钠在溶液中呈现鱼眼状,成膜不均匀。含有水溶性环氧树脂的防锈液,防锈膜发白,这可能是随膜层水份的挥发,环氧树脂在膜层中的浓度增加达到过饱和而析出,使膜层发白。含4%聚丙烯酸酯的配方较理想,为此,我们安排了一组正交试验,以寻找更理想的配比。

 

3.  2 正交试验

 

      表2  正交试验因素位级表
因  素 水  平 聚丙烯酸酯       (wt.%) 复合醇胺 (wt.%)    F-124 (wt.%)
1 2 0 1
2 4 1 4
3 8 4 8
 

 

    防锈评分办法:试片经防锈处理后,在室内(武汉)挂放3个月,按锈蚀状况排序,级差为10分,防锈性越好分数越低,防锈性越差分数越高。最好的记10分,最差的记90分。

表3  正交试验结果
编  号 聚丙烯酸酯   (wt.%) 复合醇胺 (wt.%) F-124   (wt.%) 防锈性 评分结果 外  观
1 2 0 8 30 透明  平整
2 4 0 1 90 透明  平整
3 8 0 4 40 透明  平整
4 2 1 4 50 透明  平整
5 4 1 8 60 透明  平整
6 8 1 1 80 透明  平整
7 2 4 1 10 透明  平整
8 4 4 4 20 透明  平整
9 8 4 8 70 透明  平整
1位级评分之和 170 150 240  

评分总和: 450
 

2位级评分之和 150 190 90
3位级评分之和 130 110 120
极  差  R 40 40 120
 

 

正交试验表明,随聚丙烯酸酯用量的增加,防锈性有所提高,但影响并不很明显,这可能是2%的聚丙烯酸酯已能较好地防止大气中的有害成份对金属基体的侵蚀。在试验所选的水平范围内,复合醇胺对防锈性的影响与聚丙烯酸酯相当。F-124的影响最大。较理想的组合为:聚丙烯酸酯 8%、复合醇胺 4%、F-124  4%。为进一步确定聚丙烯酸酯的用量,固定复合醇胺和F-124  的用量分别为 4%,改变聚丙烯酸酯的用量,作进一步的试验,结果如表4所示。

 

                             表4  聚丙烯酸酯用量对防锈性的影响
组 成 及 结 果 1号 2号 3号
聚丙烯酸酯(%) 3 5 7
复合醇胺(%) 4 4 4
F-124(%) 4 4 4
自来水(%) 余  量 余  量 余  量
膜外观 透明  平整 透明  平整    透明  平整
室内挂片防锈 100天 100天 110天
 

从试验结果看,随成膜剂含量增加,防锈性有所提高,但不很明显。基于上述试验,我们对2号样(记CM-1)作了多次重复试验,各种性能均较稳定。

              

3.3  CM-1的理化指标和防锈试验结果

 

表5  CM-1的理化指标和防锈试验结果
项        目 测 试 结 果 试 验 方 法
外  观 (常温) 白 色 乳 液 目  测
PH 值 10 PH广泛试纸
密 度(g/cm3)             > 1.01 GB/T 1884
稳定性 6个月无变化 常温室内密封存放
膜外观 透明  平整  干膜 目测  触感
腐蚀试验(55℃,4小时)   铸铁 无锈蚀 SH/T  0365
防锈试验(48小时)铸铁    单片                           叠片 无  锈 无  锈 SH/T  0365
室内挂片防锈试验(3个月) 铸铁 无  锈 2000.4.13-7.13
 

试验结果表明,CM-1具有较好的防锈性和存放稳定性,可用于铸铁工序间防锈。

 

4.  结束语

试验结果表明,高分子成膜剂可明显地延长水基防锈剂的防锈性。由聚丙烯酸酯、F-124和复合醇胺组成的水基防锈剂CM-1存放稳定,成膜均匀,膜层透明,对铸铁室内防锈达3个月以上。配方中含有高分子成膜剂,防锈保护膜需在强碱性中、高温水基清洗剂中才能除去,因此,特别适用于不需除去防锈膜的工件的防锈。

 

[ 参考文献 ]

1.罗永秀等. F-124水基防锈剂的研究. 腐蚀与防护, 2001(4):149

2.[日]间宫富士雄著,高继轩等译.缓蚀剂及其应用技术. 北京:国防工业出版社, 1984.

3.中村亦夫[日], 水溶性高分子. 化学工業社 .昭和49年.

4.姜同川, 正交试验设计,山东科学技术出版社,1985.

                              

Research on the Aqueous Rust Preventive CM-1 for Cast-Iron

 

              Wuhan Research Institute of  Materials Pretection  ( 430030 ) 

                              Luo Yongxiu 

            

Abstract   The aqueous rust preventive CM-1, containing the film-forming agent selected from the

polymers soluble in water, is able to prevent cast-iron from rust for more than three months

  under the indoor condition .

 

Keywords   aqueous rust preventive    film-forming agent      cast iron

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