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1、诺泰生物科技（合肥）有限公司 www.neuftech,硅氧烷酮铝缓蚀剂NEUF815的应用研究,程庆华 QQ：652558529 2014.5.18,诺泰生物科技（合肥）有限公司,目 录,一、铝材的理化性质 二、铝合金分类、特点及应用 三、铝缓蚀剂介绍 四、新型铝缓蚀剂NEUF815的缓蚀性能研究,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝的机械性质,密度：铝的密度为2.7kg/dm3，与铁的7.87kg/dm3和铜的8.90kg/dm3相比，大约只有它们重量的1/3。 强度：纯铝很软，强度低，但是添加铜、镁等元素制成合金，经淬火处理，强度很高，再添加锌，则可获得更高的强度值。 铝合金经淬火和其它热处
2、理可以获得各种各样的性质。这些热加工均附加了热处理符号。表1表示出日本工业标准的附加符号及其含义。 加工性：铝有良好的展性和延性，容易进行压延、挤压、锻造、成形等塑性加工。容易制成各种板、箔、型材、管、棒、线等各种形状的铝制品。 接合性：铝可以利用焊接、钎焊、铆接、粘接等方法连接起来，广泛应用于各产业界。 磁性：铝是非磁性材料，在磁场中不受影响，可用于与超导相关的机械、半导体基板等方面。 铸造性：铝的熔点660.4，容易熔融。此外，含有硅的铝熔液，流动性良好，可用于制造铸件和压铸件。,诺泰生物科技（合肥）有限公司,表1 铝的热处理符号及其含义,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝的化学特性和耐腐蚀
3、性,铝在氧化性酸液中能生成钝态保护膜，不易腐蚀，但是在非氧化性酸(如盐酸)液中，在pH值3.5的酸性溶液中腐蚀得很快。,常温时，铝在pH值8.5的碱性溶液中腐蚀得很快。,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝的化学特性和耐腐蚀性,铝合金对其它金属(除镁和锌外)而言，在电化学方面属于贱金属(易氧化金属)，所以铝在使用中与贵金属铜，铁等重金属相接触时，会产生异种金属的接触腐蚀。因此，铝合金不要在酸、碱液体中使用，还必须注意不要与异种金属材料相接触。 铝在室温的大气环境中，在pH值=48.5的水溶液中，由于能形成稳定的自然氧化保护膜，所以具有耐腐蚀性。 但是，即使在这个范围内，在含有氯离子的水中，钝化保护
4、膜会产生缺陷，发生孔蚀。尤其是在Cu2+和Fe3+共存时更加有害，即使是含量很少，也会促使其产生孔蚀和裂隙腐蚀。 此外，也要注意由于电防腐蚀而生成碱。 在铝和铝合金中，以纯铝的耐蚀性为最好。其中耐蚀性的铁和铜等不纯物质越少越好。 为了改进铝的机械性质而加入Cu、Mg、Zn、Si等元素的高强度铝合金。这些添加元素除了降低耐腐蚀性外，由于热处理还容易引起晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹。,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝的腐蚀特性,在大气中铝表面有一层自然生成的极薄而透明的氧化保护膜。该膜是由三层结构组成的。最外层是含有水分的多孔质疏松层，是硬质结晶的水软铝石(Al2O3H2O)，所以有细微的裂隙；中间层是
5、致密的活性阻挡层不定形的氧化铝(Al2O3)；最内层是基体金属铝(右图)。,铝表面氧化膜的结构模型,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝的腐蚀特性,通常，这层氧化膜能防止铝在大气中受到侵蚀，但是万一受到损伤，表面疏松层遭到破坏，则下面阻挡层的外表面会形成新的疏松层，阻挡层下面是铝的基体，会再产生新的阻挡层，恢复损伤前的三层结构状态。阻挡层的厚度在大气中大致上是一定的，能够保持防蚀效果。 由于铝是活泼金属，与大气中的氧起反应形成的氧化保护膜是作为阻挡层而显示出其防蚀效果。但是把这层氧化保护膜浸在强酸，强碱中，会发生均匀腐蚀、局部腐蚀(孔蚀)。此外，还有接触腐蚀(电蚀、裂隙腐蚀)以及由于材料的原因而产
6、生剥离腐蚀、应力腐蚀。,诺泰生物科技（合肥）有限公司,腐蚀类型,晶间腐蚀 因势差发生在晶粒边界或相邻区域，晶粒很难被攻击 经常发现在该合金系列的2xx.x, 5xx.x 和7xx.x 点腐蚀 发生在小范围的金属表面 快速增长的凹坑导致金属表面 的穿孔 凹坑的数量取决于合金 经常发现在该合金系列的2xx.x 和7xx.x铸铝铜合金,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝合金分类,以铝为基体元素，加入一种或多种合金元素组成的合金，统称为铝合金。 铝合金分类： 变形铝合金 铸造铝合金,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝合金分类,纯铝系1 系 ，如1000合金 Al-Mn系合金3 系，如3003合金 非热处理
7、型合金 Al-Si系合金4 系，如4043合金 Al-Mg系合金5 系，如5083合金 变形铝合金 Al-Cu系合金2 系，如2024合金 热处理型合金 Al-Mg-Si系合金6 系，如6063合金 Al-Zn-Mg系合金7 系，如7075合金 Al-其它元素8 系，如8089合金,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝合金分类,纯铝系 非热处理型合金 Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金 铸造铝合金 Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 热处理型合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合
8、金，如ZL305合金,诺泰生物科技（合肥）有限公司,不同铝合金的抗腐蚀性能：,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝合金特点与应用,1 系铝合金，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，可塑性加工，可加工成板、带、箔和挤压制品等，强度低，不可热处理强化 2 系铝合金，硬度较高，铜元素含量较高，主要作为航空铝材 3 系铝合金，一种防锈铝合金，主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性的低载荷零件生产 4 系铝合金，属建筑用材料，机械零件，铸造用材，焊接材料，低熔点，耐蚀性好，具有耐热、耐磨特性 5 系铝合金，密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但是不可做热处理强化，主要用于生产各种铝板 6 系铝合金，
9、是一种冷处理铝铸造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化要求高的场合，可使用性好，容易涂层，加工性好 7 系铝合金，属于航空铝系列，是可热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差 8 系铝合金，大部分用于生产铝箔,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝合金应用,铝合金具有密度低、强度高、塑性好，热加工性能好，可加工成各种型材等优点。 被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶，建筑，装修及化学工业中，铝合金型材是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。 近些年，朝铝合金加工的趋势日益增长。 铸铁、钢铁件慢慢被铝合金代替。,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝合金通常是先加工成铸
10、造品、锻造品以及箔、板、带、管、棒、型材等，再经冷弯、锯切、钻孔、拼装、上色等工序而制成。 铝合金加工方法：切削，铣削，钻削，铰削，研磨，抛光等加工 铝合金在轧制、拉拔、锯切、钻孔等加工时大多数情况下都采用水性金属加工液，使用金属加工液不可避免地遇到水基加工液对铝材的腐蚀问题. 如不加以控制, 不仅会使铝合金表面失去光泽,如铝合金发黑、发黄、表面穿孔，出现白斑等现象，还会使铝合金强度降低，严重影响铝合金的性能。,铝合金应用,诺泰生物科技（合肥）有限公司,铝材缓蚀剂种类,含磷无机盐铝缓蚀剂 无机盐铝缓蚀剂 非含磷无机盐铝缓蚀剂 铝材缓蚀剂 含磷有机铝缓蚀剂 有机铝缓蚀剂 非含磷有机铝缓蚀剂,诺泰
11、生物科技（合肥）有限公司,铝材缓蚀剂种类,无机非磷缓蚀剂（如铬酸盐、硅酸盐、钼酸盐等；硅酸盐在水性环境中不稳定，易出现絮凝，无机盐，在体系中配伍性差；铬酸盐中含有六价铬，有很强的毒性, 环境污染严重, 对人体有一定影响, 其应用已逐渐受到严格的限制；钼酸盐含稀有金属，价格昂贵 无机含磷缓蚀剂（如磷酸钠、亚磷酸钠、多聚磷酸钠等，均属于无机盐，与有机体系配伍差，易引起水体富营养化 有机含磷缓蚀剂（如酚醚磷酸酯，脂肪醇醚磷酸酯，亚磷酸酯，脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯，蓖麻油磷酸酯等，在体系中配伍好，但缓蚀效果有限，呈酸性，需中和至微碱性使用，在不同体系中缓蚀效果差别较大，有时需要添加很大的 量才能达到预期效
12、果，当体系pH值大于9.5时，缓蚀效果明显下降，无法满足高pH值条件下阻止铝的腐蚀，同时磷酸酯易引起水体富营养化 各国开始研发新的高效无磷类有机铝材缓蚀剂,诺泰生物科技（合肥）有限公司,新型铝合金缓蚀剂 -硅氧烷酮NEUF815,铝材缓蚀剂介绍,诺泰生物科技（合肥）有限公司,硅氧烷酮NEUF815介绍,NEUF815是一种含有磺酸基硅氧烷酮类有机水性铝材缓蚀剂，不含磷，在酸性和碱性水环境下能保持非常稳定的状态，不易分解和腐败，由于其特殊的结构和性能，对环境及人体健康无损害，能很好地与铝合金形成极强的Al-O-Si键，而硅氧烷酮的磺酸基又可与铝合金表面形成极强的吸附膜，从而大大提高铝合金抗腐蚀能
13、力，主要用于水性环境下铝材的缓蚀剂，同时对焊锡具有非常好的缓蚀功能，能减小焊锡在水性环境下的腐蚀。,诺泰生物科技（合肥）有限公司,硅氧烷酮NEUF815铝材缓蚀剂可用于各种水性环境，适用于pH=412的体系中，在高pH值环境下效果仍非常明显，可用于防冻液、液压支架液、水-乙二醇液压液、金属加工液等各种水性体系中，根据客户的配方体系决定添加量，一般建议添加量为0.05-2.0% 。,硅氧烷酮NEUF815介绍,诺泰生物科技（合肥）有限公司, ,22,铝缓蚀剂有机保护层的构成,磷酸酯缓蚀剂保护层,羧酸衍生物,诺泰生物科技（合肥）有限公司,硅氧烷酮NEUF815缓蚀机理,- H2O,- H2O,诺泰
14、生物科技（合肥）有限公司,硅氧烷酮在金属加工液中的缓蚀效果,准备不同的铝腐蚀抑制剂 将不同的铝腐蚀抑制剂加入基础配方中 各浓缩液稀释至5%浓度进行测试 将不同的铝合金放进含有不同铝缓蚀剂的稀释液中进行铝材腐蚀测试 铝材腐蚀按照GB/T6144-2010标准进行测试,诺泰生物科技（合肥）有限公司,金属加工液浓缩液基础配方一：,诺泰生物科技（合肥）有限公司,所测试的金属加工液浓缩液组成：,含硅酸钠体系放置前后外观,刚加入硅酸钠时,刚加入硅酸钠7天后,诺泰生物科技（合肥）有限公司,不同腐蚀抑制剂对不同铝合金的抑制结果,不含任何缓蚀剂,含磷酸钠缓蚀剂,含酚醚磷酸酯缓蚀剂,铝腐蚀图一,含NUEF815缓
15、蚀剂,含ASI80缓蚀剂,含硅酸钠缓蚀剂,铝腐蚀图二,诺泰生物科技（合肥）有限公司,金属加工液浓缩液基础配方二：,诺泰生物科技（合肥）有限公司,所测试的金属加工液浓缩液组成：,含硅酸钠体系放置前后外观,刚加入硅酸钠时,刚加入硅酸钠7天后,诺泰生物科技（合肥）有限公司,不同腐蚀抑制剂对不同铝合金的抑制结果,不含任何缓蚀剂,含磷酸钠缓蚀剂,含酚醚磷酸酯缓蚀剂,铝腐蚀图三,含NUEF815缓蚀剂,含ASI80缓蚀剂,含硅酸钠缓蚀剂,铝腐蚀图四,硅氧烷酮NEUF815在微乳化切削液中的应用,铝片腐蚀对比图一,添加铝缓蚀剂前,添加酚醚磷酸酯,添加硅氧烷酮,硅氧烷酮NEUF815在极压切削液中的应用,铝片
16、腐蚀对比图二,添加酚醚磷酸酯,添加铝缓蚀剂前,添加硅氧烷酮,添加硅氧烷酮NEUF815前后客户铝件腐蚀对比图,诺泰生物科技（合肥）有限公司,添加前,添加后,诺泰生物科技（合肥）有限公司,硅氧烷酮NEUF815在磨具铝加工液中的应用,添加前,添加后,硅氧烷酮NEUF815在铝轮毂加工液中的应用,缓蚀剂添加前,缓蚀剂添加后,诺泰生物科技（合肥）有限公司,硅氧烷酮铝缓剂在防冻液中的应用,诺泰生物科技（合肥）有限公司,结论：,通过实验结果我们可以得出：硅氧烷酮铝缓蚀剂NEUF815不仅具有硅酸钠同样的缓蚀功能，在碱性水环境下稳定，不易分解、絮凝，与其它铝材缓蚀剂相比，硅氧烷酮铝缓蚀剂NEUF815具有更优异的缓蚀功能，尤其是高pH值体系中
