CN111926319A - 一种敏感镁合金材料防护剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种敏感镁合金材料防护剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种敏感镁合金材料防护剂及其制备方法和应用，防护剂包括以下组分：碱性化合物9.5‑16％、脂肪酸6‑8％、非离子表面活性剂1‑5％、螯合剂0.1‑2％、抗氧剂0.1‑1％，余量为水。与现有技术相比，本发明的通过严选不同的羧酸类和碱性化合物组合，给出一种新型的敏感镁合金材料的防护剂，该方法对于敏感镁合金有针对性的防护效果，同时不含硫、不含氯、不含磷，不影响环境排放要求。

Description

一种敏感镁合金材料防护剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及合金材料保护剂，尤其是涉及一种敏感镁合金材料防护剂及其制备方法和应用。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是密度小、强度高、弹性模量大、散热好、消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在电子行业、航空业、汽车行业，尤其是电子行业，因为不断追求高强度、高散热性能、轻量化，大量使用各种敏感镁合金材料。
然而敏感镁合金材料极容易氧化，会导致表面的变色、发黑、氧化、析出氢气，存在燃爆风险。目前市场上解决镁合金材料加工过程的氧化问题的通用解决方案是，采用磺酸盐类防护剂或磷酸酯类防护剂。磺酸盐类防护剂对于镁含量90％以下的产品会有防护作用，但是对于镁含量95％以上的材料防护作用不明显；部分磷酸酯类的产品对于敏感镁合金材料有一定的防护作用，但是存在两个缺陷：(1)在加工液和清洗剂中使用，会容易引起细菌的滋生，影响使用寿命；(2)目前环境法规对于排水的磷含量有限制。
专利CN109208004A公开了一种适用于AZ91D镁合金在强酸腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，由苯并***亚麻籽油酰胺衍生物、脲基亚麻籽油、钼酸钠、碘化钾和无水乙醇组成，在强酸介质中缓蚀效率达97％以上，然而AZ-91D镁合金材料含镁90％，属于通用镁合金材料或者是一般镁合金材料，对于以AZ-31B为主的镁含量在95％以上的材料，随着镁含量的增加，材料变的更敏感。此外，专利CN109208004A中对AZ91D镁合金在强酸介质中添加缓蚀剂来达到对材料的缓蚀效果，不适合用于敏感镁合金材料的加工过程、清洗过程和镁屑处理压块过程中的缓蚀。
专利CN109536941A公开了一种AZ31B镁合金金黄色转化膜处理剂，包括如下浓度的各组分：98％硫酸1克/升～25克/升；50％硝酸锰1克/升～25克/升；高锰酸钾1克/升～25克/升；偏钒酸盐0.1克/升～1克/升；分散剂0.01毫升/升～0.05毫升/升；余量为水，其应用于AZ31B镁合金表面处理后，能够在AZ31B镁合金表面形成一层金黄色转化膜，能够提高AZ31B镁合金的耐腐蚀能力，然而该处理剂使用了过多的硫酸，仍不够环保。
专利CN109536841A产品PH值为1.2至1.6，呈酸性，在人员操作过程中存在一定的安全隐患。其对AZ31B镁合金表面外观发生变化，形成一层金黄色转化膜提高AZ31B对金属的防护性，适用于材料加工后长时间存放的缓蚀问题。本申请产品的PH值呈中性至弱碱性，降低对操作人员的皮肤刺激性，产品成分对AZ31B和AZ91D在工序间存放防护，不改变对镁合金材料外观，并且残留在工件表面的工作液容易被清洗，不增加额外处理工序，即进行后续加工。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种敏感镁合金材料防护剂及其制备方法和应用，用于敏感镁合金材料在加工过程、清洗过程及镁屑处理压块过程的保护。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种敏感镁合金材料防护剂，包括以下组分及重量百分比含量：
Figure BDA0002459871720000021
优选地，所述的碱性化合物包括有机碱或无机碱中的一种或两组混合；
所述的有机碱性化合物为醇胺，选自三乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺或二甘醇胺中的一种或多种混合；
所述的无机碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸钠。
优选地，所述脂肪酸为一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸中的一种或多种混合物；
所述的一元羧酸为C8辛酸、C9壬酸或异壬酸、C10癸酸或新癸酸、油酸、异构硬脂酸中的一种或多种混合物；
所述的二元羧酸为C10二元酸、C11二元酸、C12二元酸、C21二元酸、C36二元酸或二聚酸中的一种或多种混合物；
所述的三元羧酸为C21三元羧酸。
优选地，所述非离子表面活性剂为聚醚，选自巴斯夫的RPE-1740或海安石油化工厂的L-62。
优选地，所述螯合剂为山东天德化工有限公司的EDTA二钠或山东泰和水处理科技股份有限公司的HEDP.Na4。
优选地，所述抗氧剂为南京顺恒信化工有限公司的苯并三氮唑。
优选地，该防护剂还可以添加杀菌剂，所述杀菌剂为市售牌号BIT20的杀菌剂。
优选地，该防护剂还可以添加消泡剂，所述消泡剂为市售牌号AFE-1247的消泡剂。
一种敏感镁合金材料防护剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入碱性化合物和脂肪酸，搅拌均匀；
(2)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入碱性化合物和脂肪酸，搅拌均匀，pH控制在7-11之内，最优控制在7.2-8.5之内；
(3)将步骤(2)得到的液体加入消泡剂搅拌均匀，即制得成品。
该防护剂用于敏感镁合金材料在加工过程、清洗过程及镁屑处理压块过程的防腐蚀保护。
与现有技术相比，本发明的通过严选不同的羧酸类和碱性化合物组合，给出一种新型的敏感镁合金材料的防护剂，该方法对于敏感镁合金有针对性的防护效果，同时不含硫、不含氯、不含磷，不影响环境排放要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例所使用到的原料具体信息如下：
二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺为陶氏化学的。
十一碳二元酸、十二碳二元酸为山东凯赛生物技术有限公司的。
癸二酸为通辽市兴合化工有限公司的。
RPE-1740为巴斯夫的。
L62为江苏海安石化有限公司的。
EDTA二钠为山东天德化工有限公司的。
HEDP.Na4为山东泰和水处理科技股份有限公司的。
苯并三氮唑为南京顺恒信化工有限公司的。
实施例1
一种敏感镁合金材料防护剂，其具体配方(按重量百分含量计)为：
Figure BDA0002459871720000041
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入三乙醇胺、十一碳二元酸、正辛酸，搅拌30分钟；
(2)在步骤(1)得到的液体中加入苯并三氮唑、聚醚、螯合剂及余量的水；搅拌均匀20分钟，冷却至室温。即制得成品。
实施例2
一种敏感镁合金材料防护剂，制备方法同实施例1，其具体配方(按重量百分含量计)为：
Figure BDA0002459871720000042
Figure BDA0002459871720000051
实施例3
一种敏感镁合金材料防护剂，其具体配方(按重量百分含量计)为：
Figure BDA0002459871720000052
实施例4
一种敏感镁合金材料防护剂，其具体配方(按重量百分含量计)为：
Figure BDA0002459871720000053
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入二乙醇胺、三乙醇胺、十二碳二元酸、搅拌30分钟；
(2)在步骤(1)得到的液体加入正壬酸、聚醚、苯并三氮唑、螯合剂及余量的水；搅拌20分钟；冷却至室温；即制得成品。
实施例5
一种敏感镁合金材料防护剂，其具体配方(按重量百分含量计)为：
Figure BDA0002459871720000061
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入三乙醇胺、三元酸，搅拌30分钟；
(2)在步骤(1)得到的液体加入异壬酸、聚醚、苯并三氮唑、螯合剂及余量的水；搅拌20分钟；冷却至室温；即制得成品。
实施例6
Figure BDA0002459871720000062
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入异丙醇胺、癸二酸，搅拌30分钟；
(2)在步骤(1)得到的液体加入新癸酸、聚醚、苯并三氮唑、螯合剂及余量的水；搅拌20分钟；冷却至室温；即制得成品。
实施例7
Figure BDA0002459871720000071
上述各组分按以下步骤混匀：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入AMP95、癸二酸搅拌30分钟；
(2)在步骤(1)得到的液体加入新癸酸、聚醚、苯并三氮唑、螯合剂及余量的水；搅拌20分钟；冷却至室温；即制得成品。
将实施例1-7制得的成品倒入纯水，按照配制浓度为10％，称取成品和纯净水所需重量，将混合液体搅拌均匀。使混合液体循环均匀，配制好的浓度为10％的混合液体，备用。
实验方法：
用320CW的碳化硅或氧化铝(刚玉)砂纸，将AZ31B、AZ91D材料块进行打磨，并浸泡在一定量已配制好的各实施例的稀释液中，常温浸泡1h。待实验周期结束时，取出产品，用干净的棉布或纸巾擦拭，确定腐蚀级别，结果如表1所示。
表1各实施例的成品腐蚀状况
Figure BDA0002459871720000072
由表1可知，本发明制备的产品无论对AZ31B镁合金还是对AZ91D均具有优异的防腐蚀效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，包括以下组分及重量百分比含量：
Figure FDA0002459871710000011
2.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，所述的碱性化合物为有机碱或无机碱中的一种或两组混合；
所述的有机碱性化合物为醇胺，选自三乙醇胺、二乙醇胺、异丙醇胺或二甘醇胺中的一种或多种混合；
所述的无机碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠或碳酸钠的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，所述脂肪酸为一元羧酸、二元羧酸或三元羧酸中的一种或多种混合物；
所述的一元羧酸为C8辛酸、C9壬酸或异壬酸、C10癸酸或新癸酸、油酸、异构硬脂酸中的一种或多种混合物；
所述的二元羧酸为C10二元酸、C11二元酸、C12二元酸、C21二元酸、C36二元酸或二聚酸中的一种或多种混合物；
所述的三元羧酸为C21三元羧酸。
4.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为聚醚，选自巴斯夫的RPE-1740或海安石油化工厂的L-62。
5.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，所述螯合剂为山东天德化工有限公司的EDTA二钠或山东泰和水处理科技股份有限公司的HEDP.Na4。
6.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，所述抗氧剂为南京顺恒信化工有限公司的苯并三氮唑。
7.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，该防护剂还可以添加杀菌剂，所述杀菌剂为市售牌号BIT20的杀菌剂。
8.根据权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂，其特征在于，该防护剂还可以添加消泡剂，所述消泡剂为市售牌号AFE-1247的消泡剂。
9.如权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将部分水升温至40-50℃，搅拌的同时加入碱性化合物和脂肪酸，搅拌均匀；
(2)在步骤(1)得到的液体加入抗氧剂、非离子表面活性剂、螯合剂及余量的水，搅拌均匀，冷却至室温，即制得成品。
10.如权利要求1所述的一种敏感镁合金材料防护剂的应用，其特征在于，该防护剂用于敏感镁合金材料在加工过程、清洗过程及镁屑处理压块过程的防腐蚀保护。
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