CN112376051A

CN112376051A - 一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂

Info

Publication number: CN112376051A
Application number: CN202011065048.2A
Authority: CN
Inventors: 周达峰; 邓昭
Original assignee: Suzhou Haoerte Chemical Co ltd
Current assignee: Suzhou Haoerte Chemical Co ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-02-19

Abstract

本发明公开了一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，由以下组分组成：10～30％重量份的乳化分散剂，20～50％重量份的缓蚀主剂，10～25％重量份的缓蚀辅剂，5～20％重量份的pH调节剂，1～10％重量份的助溶剂，以镁合金缓蚀剂总重量计。本发明的镁合金缓蚀剂对多种型号的镁、铝合金具有长效缓蚀效果、不含氟、铬等有毒元素，使用方便，对减少配方复杂性、降低成本，延长工件工序防锈期、改善含水加工液使用范围具有积极的作用。

Description

一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂

技术领域

本发明涉及一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，具体地，涉及一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂。

背景技术

按冶金工业分类法，金属可以分为以铁、铬、锰为代表的黑色金属和以铝、铜、镁为代表的有色金属，而有色金属及其合金中的轻金属以其较黑色金属更为优异的力学性能、比强度、比刚度、延展性及耐冲击性能引起国内外的广泛关注和研究应用热潮。

镁及其合金是目前密度最小的金属结构材料，镁合金中的合金元素主要是铝、锌、锰、锆及稀土金属等，其中铝在镁中既可产生固溶强化作用，又可析出沉淀强化相Mg₁₇Al₁₂，因此有助于提高镁合金的强度与塑性，是发展高强镁合金的基础合金体系，如AZ91系列镁合金由于具有较好强度、压铸性与耐蚀性等综合性能，还具有短期耐高温蠕变能力，被大量用于制造变速器及发动机外壳等部件，其铸造和耐腐蚀性能受到了广泛的关注和研究。

对于镁合金，其腐蚀速度一般介于铝和低碳钢之间，AZ系列镁合金是目前应用最广泛的镁合金之一，通常含铝量较高的镁合金容易发生深孔腐蚀，而且镁与水发生反应并释放出氢气，容易发生氢爆，其在多数水介质中的不稳定、不耐蚀制约了其进一步广泛应用，因此这就对高效的镁合金缓蚀剂的研究与开发提出了迫切的要求。目前镁合金缓蚀剂多为磷酸盐、磷酸酯、苯甲酸盐、硅酸盐、乌洛托品、烷基苯磺酸盐、铬酸盐、氟化物等单组分缓蚀剂，其短时缓蚀性(2～5小时)较好，长效缓蚀性(≥1天)较差。因此研究和开发对多种型号镁合金具有长效缓蚀效果、不含氟、铬等有毒有害成分的环境友好型高效通用的镁合金缓蚀剂，对减少配方复杂性、降低成本，延长工件工序防锈期、改善含水加工液使用范围具有十分重要的经济价值和社会意义。

发明内容

本发明旨在解决至少一种现有技术中存在的难点或缺陷，提出可油溶、可水溶、对多种型号有色金属及其合金具有长效缓蚀效果的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，由以下组分组成：

10～30％重量份的乳化分散剂；

20～50％重量份的缓蚀主剂；

10～25％重量份的缓蚀辅剂；

5～20％重量份的pH调节剂；

1～10％重量份的助溶剂。

以镁合金缓蚀剂总重量计；其中，所述镁合金缓蚀剂1％水溶液的pH值为6～8，优选6.5～7.5。

其中，所述乳化分散剂是一种自制脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，其分子结构示意图如下：

其中，n＝11～15，m＝3～9，单双酯的质量占比范围为0.75～1.35。该自制脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯通过控制原料种类、配比和工艺，控制分子结构中的亲油端和亲水端比例，并严格控制单双酯的质量占比来得到具有适宜的双亲(亲油+亲水)性能的乳化分散剂。

所述缓蚀主剂为具备水置换性能的油溶性缓蚀添加剂，能显著降低油/金属之间界面张力，增强油的渗透性和润湿性，包括十二烯基丁二酸、十六烯基丁二酸、石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、羊毛脂、松香胺、山梨糖醇酐单油酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、N-油酰肌氨酸、N-油酰肌氨酸胺盐、十六烷基丁二酸半甲酯、咪唑啉、环烷酸锌、环氧乙烷十八胺中的一种及以上。优选为十二烯基丁二酸、羊毛脂、N-油酰肌氨酸、咪唑啉中的一种及以上。

所述缓蚀辅剂为能与镁离子形成具有良好金属表面吸附性和致密成膜性皂的有机酸防锈添加剂，包括己酸、辛酸、癸酸、癸二酸、十一碳酸、十一碳二元酸、月桂酸、十二碳二元酸、十二烷基苯磺酸、马来松香酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、软脂酸中的一种及以上。优选十一碳酸、十二烷基苯磺酸、马来松香酸、油酸中的一种及以上。

所述PH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、异丙醇胺、氨基甲基丙醇、二异丙醇胺、乙二胺、氢氧化四甲基胺、氢氧化四乙基胺、氢氧化四丙基胺中的一种及以上。优选为三乙醇胺、异丙醇胺、二甘醇胺、氨基甲基丙醇中的一种及以上。

所述助溶剂选自二甘醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、异辛醇、苯甲醇、乙二醇醚、丙二醇醚中的一种及以上。优选二甘醇、丙二醇、异辛醇、丙二醇醚中的一种及以上。

所述缓蚀主剂和缓蚀辅剂必须以一定的比例复配使用才能对镁铝合金等有色金属达到最佳的长效性缓蚀结果，复配比例在10:1～1:1之间，优选为5:1～2:1之间。

本发明所提供的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂的创新性和优点在于：

1、本发明涉及的镁合金缓蚀剂属于双亲型金属加工液添加剂，即具有油溶性、可用于加工油和高含油量乳化加工液中，也具有水溶性、可以通过胺中和使用在水基加工润滑液中，使用范围广泛，且不含亚硝酸盐、仲胺，不含氟、铬等有害元素，组份均易生物降解，对环境和人体友好。

2、本发明所提供的镁合金缓蚀剂中采用的乳化分散剂是一种自制的脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，通过控制原料种类、配比和工艺，控制分子结构中的亲油端和亲水端比例，并严格控制单双酯的质量占比，得到的磷酸酯除了具有适宜的O/W和W/O的乳化分散性能外，还具有一定的润滑抗磨性和有色金属缓蚀性，属于一种多功能的金属加工液添加剂。

3、本发明所提供的镁合金缓蚀剂采用缓蚀主剂和缓蚀辅剂优化比例复配使用的方法来达到对多种型号有色金属及其合金的长效缓蚀效果(≥1天)，缓蚀主剂具备很好的水置换性、渗透性和油润湿性，缓蚀辅剂以碳链皂吸附成膜的方式对缓蚀性能进行补强，并有效控制镁离子对水基体系的影响，增强水基体系的稳定性，延长加工液使用寿命。

4、本法明所提供的镁合金缓蚀剂复配了PH调节剂和助溶剂，使添加剂体系具有优异的体系稳定性和协同增强性，琥珀色液体形貌，易于原液配置和槽边添加，使用方便，寿命长。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1显示了实施例的长效缓蚀性实验结果；

图2显示了对比例的长效缓蚀性实验结果。

具体实施方式

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

长效缓蚀性实验方法：

1)按标准方法配置200ppm(CaCO₃)的人工硬水；

2)将市售的半合成金属加工液原液用人工硬水稀释为5％的乳化稀释液；

3)往5％的乳化稀释液中加入0.2％的待测镁合金缓蚀剂，搅拌均匀；

4)取打磨清洗后的测试片半浸泡于待测乳液中；

5)室温放置48小时(2天)后清洗、观测、拍照。

实施例：

取自制脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯20g、十二烯基丁二酸45g、油酸15g、二甘醇胺10g、丙三醇10g，加热熔融并搅拌均匀，形成透明琥珀色均匀液体，即为镁合金缓蚀剂组合物；取0.2g组合物并加入到100g 5％的乳化稀释液中，按长效缓蚀性实验方法测试镁合金缓蚀剂对不同有色金属测试片(镁合金：AZ31B、AZ31D、AZ91D，铝合金：2024、7075，锌99％)的长效缓蚀效果(2天)，得到结果如图1所示。

对比例：

取0.2g市售镁合金缓蚀剂X并加入到100g 5％的乳化稀释液中，按长效缓蚀性实验方法测试镁合金缓蚀剂X对不同有色金属测试片(镁合金：AZ31B、AZ31D、AZ91D，铝合金：2024、7075，锌99％)的长效缓蚀效果(2天)，得到结果如图2所示。

从图1和图2的对比结果可知：本发明所提供的镁合金缓蚀剂组合物对镁合金(AZ31B、AZ31D、AZ91D)的缓蚀效果均优于对比例的市售镁合金缓蚀剂X，其对铝合金2024具有最佳的缓蚀效果，而敏感铝7075产生轻微黑化，但也明显优于对比例，在99％的锌测试片上也表现出了优异的缓蚀性能。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，由以下组分组成：

10～30％重量份的乳化分散剂；

20～50％重量份的缓蚀主剂；

10～25％重量份的缓蚀辅剂；

5～20％重量份的pH调节剂；

1～10％重量份的助溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，所使用的乳化分散剂是一种自制脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，其分子结构示意图如下：

其中，n＝11～15，m＝3～9，单双酯的质量占比范围为0.75～1.35。

3.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，所使用的缓蚀主剂选自十二烯基丁二酸、十六烯基丁二酸、石油磺酸钡、二壬基萘磺酸钡、羊毛脂、松香胺、山梨糖醇酐单油酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、N-油酰肌氨酸、N-油酰肌氨酸胺盐、十六烷基丁二酸半甲酯、咪唑啉、环烷酸锌、环氧乙烷十八胺中的一种及以上。优选为十二烯基丁二酸、羊毛脂、N-油酰肌氨酸、咪唑啉中的一种及以上。

4.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，所使用的缓蚀辅剂选自己酸、辛酸、癸酸、癸二酸、十一碳酸、十一碳二元酸、月桂酸、十二碳二元酸、十二烷基苯磺酸、马来松香酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、软脂酸中的一种及以上。优选十一碳酸、十二烷基苯磺酸、马来松香酸、油酸中的一种及以上。

5.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，所使用的PH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甘醇胺、异丙醇胺、氨基甲基丙醇、二异丙醇胺、乙二胺、氢氧化四甲基胺、氢氧化四乙基胺、氢氧化四丙基胺中的一种及以上。优选为三乙醇胺、异丙醇胺、二甘醇胺、氨基甲基丙醇中的一种及以上。

6.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，所使用的助溶剂选自二甘醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇、异辛醇、苯甲醇、乙二醇醚、丙二醇醚中的一种及以上。优选二甘醇、丙二醇、异辛醇、丙二醇醚中的一种及以上。

7.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，所使用的缓蚀主剂和缓蚀辅剂复配比例在10:1～1:1之间，优选为5:1～2:1之间。

8.根据权利要求1所述的一种适用于有色金属缓蚀的复配型镁合金缓蚀剂，其特征在于，其1％水溶液的pH值为6～8，优选6.5～7.5。