防锈知识--水基防锈剂
水基防锈剂是常用的一种暂时性防锈材料，随着制造业的发展，对其性能也不断提出新的要求。本文介绍了水基防锈剂的基本组成、作用机理和使用方法，对近年来水基防锈剂的研究作了分析，指出了目前金属水基防锈技术存在的问题，并期望新型的水基防锈剂应是高效、绿色、多功能，可用于封存防锈。
水基防锈剂是一种常用的暂时性防锈材料，因其以水为介质，使用安全、方便、易清洗，已成为金属制品加工过程中不可缺少的暂时性防锈材料之一。
水基防锈剂的防锈性受前处理工艺、水质、使用环境如地域、气候、季节、湿度、大气中的成分等条件的影响较大，同一种水基防锈剂会因使用条件不同防锈性相差甚远，因此，目前水基防锈剂主要用于金属制品加工中的工序间防锈。
1、分类及标准
在GB 7631.6（等效采用ISO6743/8制定）中,RB、RH、RM、RP这四类均是涉及以水为介质的防锈材料。
RB：具有薄油膜的水稀释型液体，用作工序间防锈。
RH：具有蜡至脂状膜的水稀释型液体，用作库房内成品防锈。（防锈用乳化蜡）
RM：具有蜡至干膜的溶剂或水稀释型液体，用于保护车辆表面涂层。（防护用乳化蜡）
RP：具有可剥膜的溶剂或水稀释型液体，用于金属薄板防护，防止划伤。（可剥防护涂料）
由于水基防锈剂通常是根据防锈对象和防锈目的等具体情况而配制的暂时性防锈材料，它受使用条件的影响较大，对其研发和用于封存防锈的研究远不及防锈油脂，目前尚无水基防锈剂的国标和行标。
2、基本组成
常用材料举例
1.缓蚀剂:醇胺、脂肪胺(皂)、苯甲酸盐、羧酸皂(或酰胺)、肌胺酸盐、咪唑啉及其衍生物、植酸皂、苯骈三氮唑及其衍生物、亚硝酸盐、钨酸盐、钼酸盐、磷酸盐、硅酸盐
2.成膜剂:合成水溶性聚合物、天然水溶性树脂、植物油脂改性水溶性化合物
3.pH调节剂:碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺
4.稀释剂:水、乙醇
5.其他:水质软化剂、着色剂、嗅觉调节剂
早期的水基防锈剂通常以亚硝酸盐作为主防锈添加剂，加入碳酸钠或醇胺类化合物配制而成，这种水基防锈剂成本较低，对黑色金属有良好的防锈性，因此曾广泛用于金属加工行业的工序间防锈，由于亚硝酸盐有环保嫌疑,因此，先进工业国家已先后禁用亚硝酸盐型水基防锈剂。我国经过多年的研究和开发,目前的水基防锈剂也大多不含亚硝酸盐。
水基防锈剂通常以浓缩剂出售，根据实际情况按比例兑适量水稀释后使用。
3、作用原理
水基防锈剂的防锈原理，通常可归纳为如下几类：
⑴在金属表面形成致密的氧化膜。这类防锈剂中的防锈添加剂能和金属表面发生反应，形成一层不溶性的致密的氧化保护膜，从而阻止金属的阳极过程，减缓或终止腐蚀的电化学过程，实现对金属的保护。如含钼酸盐和钨酸盐的水基防锈剂就属这一类。
⑵在金属表面生成难溶的盐类保护膜。这类防锈剂中的防锈添加剂能与金属上溶下来的金属离子作用而生成难溶的盐，沉积在金属的表面，形成一层致密的保护层，阻止金属的进一步溶解，起保护作用，如含磷酸盐和硅酸盐的水基防锈剂就属于这一类。
⑶生成难溶的络合物覆盖膜。这类防锈剂中的防锈添加剂中大多含有N、O、S等元素的杂环基团，它们能与金属表面的金属原子或金属表面附近的金属离子络合，附着在金属的表面形成一层难溶的络合物保护膜，阻止金属的溶解，起防锈作用。苯骈三氮唑的水溶液对铜的防护就属于这一类。
⑷形成物理吸附膜。这类防锈剂中通常含水溶性高分子成膜剂，待水蒸发后在金属表面形成一层较厚的保护膜，防止大气中有害气体对金属基体的直接侵蚀，实现对金属的防锈。
在水基防锈剂配方中，通常将多种防锈添加剂配合使用，利用添加剂间的正协同作用原理，从而实现低使用浓度下的高防锈效果，因此，上述各种防锈机理可能和谐地存在于水基防锈剂这一统体中。
4、评价方法
由于目前水基防锈剂尚无国标和行标，除密度和pH值等理化检验项目外，防锈性能通常参照水基切削液的方法进行（GB/T 6144或JB/T 7453），即采用一级灰口铸铁作静态恒温点滴防锈试验和叠片试验，或采用铸铁粉末法（JB/T 9189）。
5、使用方法
按防锈对象对防锈期及后续工艺的要求，可选用不同的水基防锈剂及相应的防锈工艺，现以水基清洗防锈工艺举例如下：
在水基防锈工艺中应注意如下影响因素:
1.清洗
金属工件上有残留加工液（油），特别是含硫、磷、氯等极压元素的加工液，会严重影响防锈性，因此必须彻底清洗除去，必要时采用双槽或多槽脱脂清洗，确保除尽工件表面的污物。
2.漂洗
工件上经清洗剂脱除下来的油污和清洗剂的混合物，必须经漂洗除净，通常采用双槽流动水漂洗，确保漂洗效果。防止二次污染。
3.水质
水中的各种离子，特别是氯离子和硫酸根等对水基防锈剂的防锈性影响很大，应采用去离子水配制水基防锈剂。若采用自来水或其它水，则应先作相应的防锈性试验。
4.包装材料
对于工序间水基防锈，不需包装。经水基防锈液处理后的工件再经适当包封，可实现封存防锈，但必须采用相应的配套防锈工艺。
6、国内近年水基防锈剂研究状况
水基防锈剂以水为介质，使用安全，后处理方便，是一种重要的暂时性防锈材料，始终吸引着防锈工作者为之不懈努力，在节能、环保、绿色低碳生产成为人们共识的当今，更受人们的重视，从最近几年我们防锈行业会议论文数量比重也可见人们对水基防锈剂的强烈需求，近几年公开发表的有关水基防锈剂的研究也有所增加，研究内容主要集中在水基防锈剂的化学结构、配方组成和使用目的上。
6.1化学组成
①含羧基的长链化合物,如二元酸、三元酸、氨肌酸盐及其衍生物。
②无机和有机混合物，如硼酸盐、钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、苯甲酸钠、BTA。
③水溶性高聚物，如聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯。
④杂环衍生物，如苯三唑衍生物、巯基噻二唑衍生物等。
⑤植物油脂改性物，如豆油、桐油、松香等植物油经酸化后成酯或成盐。
6.2使用目的
①工序间防锈，提高水基防锈剂的防锈性和对多金属的适应性，延长防锈期。
②加工液，提高金属加工液的防锈性，改善加工液的环境适应性。
③建筑钢筋，提高螺纹钢等建筑钢筋在存放期间的防锈性及与混凝土的结合力。
④表面处理，用于涂装前防锈防护处理或磷化后的封存处理，提高防护性，改善操作环境。
⑤封存防锈，部分代替防锈油，用于金属制品封存防锈。
从文章内容看以新添加剂合成、新配方筛选等理论性研究居多，应用试验偏少，水基防锈工艺特别是水基封存防锈技术的研究很少，这可能与影响水基防锈剂防锈性的因素较多，要较系统地开展防锈工艺的研究，难度较大有关。
7、存在的问题
水基防锈剂伴随着金属加工业应时而生，但跟不上加工业发展的步伐，特别是在绿色节能、低碳环保、清洁卫生成为人们共识的当今，对长防锈期水基防锈产品的需求更加迫切，不仅有些外商要求出口金属零配件不能用防锈油防锈，国内一些大型装备制造企业也纷纷要求配套产品供应商采用水基防锈。然而，由于影响水基防锈剂防锈性的因素较多，如水质、前处理、包装方式、气候条件、季节变化、地理位置等等，在一处用得好好的，而在另一地可能就出现防锈失效，给水基封存防锈材料的开发带来了很多困难，也给标准的制订增加了难度。
8、发展趋势
1）高效、绿色、环保。利用添加剂的协同作用原理，实现低浓度下的高效防锈。利用化学改性的方法，对可再生的天然油脂进行改性，使之成为具有防锈性的水溶性化合物，有利于节约石油资源，有利于环境保护。
2）多功能性。选用适当的添加剂组合，或采用分子设计的方法，将防锈和清洗合二为一，或将防锈和润滑融于一体，在满足金属加工冷却润滑的同时实现较长时间的工序间防锈，实现一剂多用，或根据相似相溶的原理，选择适当的防锈添加剂，使之与有机涂层有良好的结合力，用于漆前金属表面处理。
3）抗大气好、防锈期长的水基防锈剂。目前的水基防锈剂大多用于一个月以内的工序间防锈，一个月以上的防锈通常采用各种防锈油。开发抗大气好、防锈期长达数个月的水基防锈剂，可部分代替防锈油，用于工序间防锈，有利于节约石油资源，有利于环境保护，有利于降低生产成本。
4）水基防锈封存防锈剂及工艺。影响水基防锈剂的防锈性的因素较多，如水质、环境、地域、包装方式等，在某一条件下具有较好防锈性的水基防锈剂，在另一条件下可能不能实现有效的防锈，因此，在开发水基封存防锈材料的同时，须研究开发与之配套的防锈工艺。
广泛应用于各种表面处理工艺：
3C产品制造业的表面处理工艺：包括CNC后清洗，抛光后清洗，研磨后清洗，喷砂后清洗，电镀前处理，PVD前处理，阳极前处理，研磨液，切削液，抛光蜡等等。
精密五金制造业领域：应用于CNC加工后清洗，抛光后清洗，研磨后清洗，喷砂后清洗，工序间表面防护，加工切削时冷却润滑，零部件表面退脱等。
在机械零部件制造业领域：应用于原材料防氧化，加工切削冷却，工序后清洗，研磨抛光。
玻璃制造业领域：应用于各加工后环节清洗，CNC加工后清洗，抛光后清洗，丝印后清洗，钢化后清洗，镀膜后清洗，丝印后脱墨...
汽车制造业领域：应用于冲压后清洗，金属表面除油脱脂，金属磷化前的表调，金属表面磷化，金属表面磷化后电泳涂料，车身车架工序间的防锈处理...
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