潤滑油聚焦
眾所周知，金屬的銹蝕不僅存在于機械設(shè)備器件，也存在于日常生活用具中，是人們生產(chǎn)上、生活上經(jīng)常碰到的問題。然而，許多本來可以防止的金屬銹蝕現(xiàn)象，卻往往由于人們?nèi)狈Ρ匾姆雷o常識而發(fā)生 ，致使設(shè)備、用具的銹蝕或報廢，造成不必要的損失。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，人們對防銹工作的要求越來越高，防腐科學在國民經(jīng)濟中的地位日益突出。水性防銹劑的應(yīng)用越來越廣泛。
一、水性防銹劑的應(yīng)用性能需求
不同行業(yè)對水性防銹劑的防銹周期、環(huán)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(jīng)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(yè)還要求能夠抵抗鹽霧的腐蝕。多數(shù)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(chǎn)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(tài)，不能產(chǎn)生掉皮現(xiàn)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(chǎn)生浮銹，尤其在高溫季節(jié)或梅雨季節(jié)，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(zhì)，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(jīng)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(yīng) 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(chǎn)生迭印。此外，所使用的金屬加工液應(yīng)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(yīng)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(yè)，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(chǎn)品或水性防銹劑產(chǎn)品具有工序間防銹功能，不過現(xiàn)場工藝不同，防銹時間要求也不一樣，如鑄鐵材質(zhì)的發(fā)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(zhì)殘留、水紋或軟粘性殘留，不能影響后續(xù)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(jīng)過幾道水漂洗，在水洗過程中鋼板表面容易產(chǎn)生浮銹，會影響后道表面處理質(zhì)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(yè)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(xiàn)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(yīng)用現(xiàn)狀
目前金屬加工行業(yè)內(nèi)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(yè)均會有所應(yīng)用。其中羧酸類是應(yīng)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(wěn)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(xiàn)狀
根據(jù)水性防銹劑的應(yīng)用實踐，金屬加工行業(yè)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(yè)內(nèi)從業(yè)者的研究對象之一，目前已經(jīng)公開、審查或授權(quán)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(yīng)用現(xiàn)狀
熱處理行業(yè)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(xiàn)生銹。目前行業(yè)內(nèi)越來越多的客戶開始使用環(huán)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(chǎn)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(yè)仍然使用傳統(tǒng)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(chǎn)生結(jié)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?jié)駸嵝Ч鸵欢ǖ目果}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(zhì)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(xié)同防銹的效果，如果是多種材質(zhì)防銹，還需添加一些有色金屬緩蝕劑。受到企業(yè)規(guī)模和經(jīng)營范圍、地理位置、地方法規(guī)要求等因素影響，各企業(yè)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(yè)的環(huán)保健康意識在逐步增強，會優(yōu)先選擇使用綠色環(huán)保的水性防銹劑。但仍然有部分企業(yè)，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(yè)自身對于防銹時間的期望。
為了加強水溶性工業(yè)介質(zhì)類產(chǎn)品的防銹性能，也可將水性防銹劑加入到其他水性產(chǎn)品中以增強防銹能力。為了降低使用風險，體驗更好的服務(wù)，水性防銹劑使用企業(yè)一般會針對上下道工序選擇同一家介質(zhì)供應(yīng)商，一方面是因為介質(zhì)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(fā)展趨勢
至今為止，隨著金屬加工行業(yè)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級，對產(chǎn)品的表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)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(fā)生變化，同時也會受到其他介質(zhì)比如切削液或清洗劑污染，因此，濃度的控制相當關(guān)鍵，目前多數(shù)企業(yè)主要通過檢測工作液 pH 值、折光讀數(shù)等方式進行簡單的現(xiàn)場控制，但這并不能真正監(jiān)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(xiàn)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(guān)于水性防銹劑的標準，缺乏統(tǒng)一的行業(yè)指導和質(zhì)量標準。再次，近年來關(guān)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(chǎn)業(yè)化比較困難，也是制約水性防銹劑發(fā)展的因素之一。
從使用者的角度分析，未來水性防銹劑的發(fā)展方向是安全環(huán)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(chǎn)商、介質(zhì)開發(fā)、生產(chǎn)商和使用者互相合作，進行開放式創(chuàng)新，從使用者的需求出發(fā)，進行分子設(shè)計和合成，以及研究不同添加劑之間的協(xié)同效果，優(yōu)化使用工藝，提高現(xiàn)場防銹管理水平，共同促進水性防銹劑的行業(yè)發(fā)展。
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