第三章 防锈包装

第三章防锈包装第一节金属制品的锈蚀原理第二节影响金属制品锈蚀的因素第三节几种常用防锈包装方法第一节金属制品的锈蚀原理金属的电极电位：金属表面离子进入溶液的速度与溶液中的离子沉积到金属表面上的速度相等。电位差也保持恒定、这时金属与溶液间的电位差称为电极电位。在研究金属腐蚀时，其电极电位代表着金属在水溶液中被溶解而腐蚀的趋势（电位越负的金属越易被腐蚀）电化学腐蚀原理（Zn–Cu）原电池、微电流产生、使Zn板腐蚀、Cu板得保护）1、在阳极区金属（Me）溶解、Me→Me++e(Zn→Zn+++2e)2、电子从阳极区域流向阴极区域e阳→e阴3、在阴极区域，电子被能够吸收电子的物质所吸收。Cu+++2e→Cu2H++2e→H2O2/2+2e+H2O→2OH-说明：不同电极电位的金属在电解质溶液中就会有离子产生，电子流动，有微电流产生，如此往复，则有一种金属被腐蚀、另一种被保护。eZnCuSo4--2H+Zn++图3-2Zn—Cu原电池电子Mn+H2OAm-H2O／／／／电解质电解质金属／溶液／溶液／／／／(a)(b)图3-1双电层3示意图极化定义：当锈蚀开始时，阳极电位向正的方向移动，阴极电位向负的方向移动，因而电位差减小。电极电位的改变大多是在腐蚀开始的短时间内完成的，这种电极电位的改变叫极化作用。极化作用可降低金属腐蚀速度，因此是防锈包装可利用的原理之一。阴极极化：电极电位向负的方向转移的现象（吸收电子的阴极反应速度小于电子进入阴极区的速度，电子在阴极表面积累，使阴极电位逐渐变负，使阴阳两极的电位差逐渐减少，甚至为零，金属腐蚀停止）这种变化主要与O2的溶解、渗透能力有关。所以O2为阴极去极化剂、隔O2是防锈原理之一。阳极极化：阳极电位变正的现象，阳极金属离子（溶入溶液）不能很快扩散，而积累在阳极表面附近，使阳极附近金属离子的浓度逐渐增加，阳极电位变正，从而阻滞了阳极过程，叫浓度极化（阳极极化也是防锈包装可利用的原理之一）。例如，金属表面形成钝化膜，阻碍了阳极过程，引起阳极电位向正的方向移动。第二节影响金属制品锈蚀的因素一、金属制品本身特征对锈蚀的影响（教材P40页）。二、金属制品存储环境因素对其锈蚀的影响。例1I区：水膜厚10nm——阳极极化作用较大（仅化学腐蚀）II区：水膜厚10nm—1μm临界湿度100%RH(电解质溶液已形成)（V大大增加，以阳极控制为主的极化程度大大下降）III区：100%RH，形成可见水膜（1μm—1mm）V也较快：一方面阳极极化程度继续降低，使V增加；另一方面O2透过能力降低，使V降低（氧的去极化剂作用降低）。所以IV区较II区的V有所降低。IV区：相当于浸在水中。腐蚀速度V↑ⅠⅡⅢⅣ010nm1um1mm水膜厚度→图3-3金属腐蚀速度与表面水膜厚度的关系例2、温湿度的共同影响布鲁克斯(brooks)公式:V=(H-65)(1.054)3式中：V—金属腐蚀速度H—空气相对湿度（%）t—温度（℃）1、t不变，H增加V增加（65%RH,尤其是大于各金属的临界湿度时，V增加）2、如果Ha不变（绝对湿度不变）t增加，则Hs增加（空气中饱和湿度，或饱和水蒸气压力随t增加而减少）则Hr降低（Hr=Ha/Hs,Ha不变，Hs增加，Hr降低）所以V降低表明温度过高，水膜干涸。金属表面不易腐蚀。3、空气中Ha不变（来不及变化），如气温骤变时，金属表面出现结露（水气凝结现象、结冰、水珠）时V增加。气温骤降，周围空气——由金属制品带入的高温空气突然变冷，夏季高温高湿，冷库（低温低湿）Hr=Ha/HsHr增加至100%时结露。如气温降低5-6℃时（为45-44℃时）要求较大Hr（如80%RH）时才出现结露，如果温度突降至15℃（由50℃降低35℃）60%RH时就可能出现结露。相100对80湿6050℃度(%)30℃205℃05101520结露温差（℃）图3-4在一定温度下结露温差与大气湿度的关系结论1、我国各地区的昼夜温差在6℃以上，有的地区为15℃。即使Hr很低也有可能结露。2、温度变化最大为干热地区，从日出到午后的8h,温差达30℃，非洲中部沙漠达40℃，大温差会引起封闭包装内产生水汽凝结现象、加速内装物受潮。3、长途运输用的干式集装箱，内部处于密封状态，箱内空气状态随外界温度或太阳辐射的变化而变化，若货物或包材的含水量适量即有可能发生内部结露。4、隔氧——阴极极化；阳极表面钝化；防潮、避免结露；防尘、阻气（有害气体与杂质）是防锈包装可利用的四原理。第三节几种常用防锈包装方法永久性防锈：如改变金属内部结构（加入电极电位高的元素。如Cr）；金属表面合金化；表面镀层（电镀、喷）；涂非金属层（搪瓷、橡胶、塑料、油漆等），它们是永久的、防锈层不能除去。暂时性防锈：并非防锈期短，产品经运输、存储、销售后，防锈材料可以除去，防锈期可达几个月、几年、甚至几十年（防锈包装分类见GB4879-85，等级见表11-1）。一、防锈油脂封存包装M-2,-1涂覆防锈油脂（涂覆硬膜防锈油脂）-2涂防锈油脂、包覆防锈纸-3涂防锈油脂铝塑薄膜包装。-4涂防锈油脂塑料袋包装（一）组成：防锈油脂（油或脂）+油溶性缓蚀剂+辅助性添加剂（二）实例：工具、机床等长期封存，热湿试验三十天保证不生锈201防锈脂硬脂酸0.3%防锈（缓蚀）剂石油磺酸钡8~9%防锈剂主体：配合使用效果较好。能在金属表面吸咐，起到隔离介质的作用；有降低油膜上水滴与油层界面张力的作用；对水的置换作用。工业凡士林65~70%基体油：用范德华力与缓蚀剂分子结合堵塞孔隙，使防锈脂形成完整膜；防止吸咐不牢的防锈剂分子脱落；与防锈剂一起形成缔合物，保证膜厚。3号机油（余量）：稀释基体油，调整粘度、凝固点。（三）工艺：热浸涂法（批量小件）：防锈脂加热呈流动状态，将经清洗、防锈、干燥的金属制品浸入片刻，取出后使其表面上形成一层凝固的薄膜，用石蜡纸、塑料袋封装。（热浸温度↓油膜厚度↑防锈能力↑）热刷涂法（大型产品）：用软毛刷将熔化的防锈脂涂在金属的表面上二、气相缓蚀剂防锈封存M-3气相防锈材料包装-1气相缓蚀剂包装-2气相防锈纸包装-3气相防锈塑料薄膜包装（一）气相缓蚀剂定义：具有气化性的液体或固体的金属腐蚀抑制剂的总称，又叫挥发性缓蚀剂（常温下能产生很高气压的挥发性物质，充满包装容器及金属制品的角落、缝隙，吸附在金属的表面，起到很好的抑制金属腐蚀的作用）（二）气相防锈包装技术（粉末法、纸、塑料、溶液）气相防锈纸法：将气相防锈剂溶解于水或有机溶剂中，然后浸涂在纸面上，凉干后得到“气相防锈纸”。（也可以用这种溶液涂刷、滚刷纸，加工纸，布，得到对应的防锈纸、防锈布等）。该法选择中性原纸（Cl-或S04—含量＜0.05%，原纸的反面涂缓蚀剂，正面涂石蜡。使用时，反面裹包金属制品，外层用其它材料（如石蜡纸、塑料袋、金属箔或复材）密封包装。如包装空间较大，气相防锈纸与金属制品的局部位置（没有被覆盖的地方）距离大于30cm时，必须在包装内加适量的防锈纸片或粉末。（一）气相缓蚀剂使用时的注意事项1、适应性（相溶性）：每一种气相防锈剂通常只对一种或几种金属有防锈作用，对其它金属无防锈效果，甚至会加速腐蚀。这就是气相防锈剂的适应性或称相容性。例如，1号气相防锈纸—代号VPI-260（主要成分为亚硝酸二环已胺），仅对黑色金属（钢铁）有效，对铜及其合金无效，对铝、镁、锌等金属则有促进腐蚀作用。对塑料、橡胶有相溶性，不能用于光学仪器的防霉、防雾包装，有弱致癌性，要加强保护。19号气相防锈纸—代号BTA（主要成分为苯骈三氮唑），对铜有良好的防锈作用，对其它金属相溶性良好。1、饱和时间（诱导期）：气相防锈剂的蒸气压大小不同，饱和包装空间所需时间（即诱导期）不同。蒸气压大的气相缓蚀剂，饱和包装空间的时间就短，即诱导期短。反之，则诱导期就长。如VPI-260，饱和时间为20~24h。有些防锈剂在15分钟就能造成包装空间内的保护气氛，对于诱导期长的防锈剂，要防止金属的“初期生锈”，诱导期短的要防止气相逸出，采用气相防锈纸直接包裹、密封。2、用量（与封存时间、包装的密封性、蒸气压、环境等因素有关）VPI-260一般采用35g/m3，也可用经验公式估算Q=KV（TG+Q0）其中：Q——用量（g）Q0——饱和包装箱所需气相防锈剂用量1g/m3G——室温下，一年内包装箱漏损气相防锈剂量（g/年），大箱漏损9.6/年.m3。V——包装箱容积：m3T——保管年限（年）K——保险系数1.5~2。例：某冲锋枪保管期为10年，包装箱（木箱）容积为0.15m3，每箱应放入多少气相防锈剂？（若K=1.5）已知G=9.6/年.m3Q0=1g/m3K=1.5则Q=KV（TG+Q0）=21.83（g）1、注意有效作用半经（被保护表面与防锈剂间距），注意死角CHC有效作用半经为46,VPI-260为30cm如56式半自动步枪，装入枪托内的附件筒相对地成为一个封闭系统，包装时应在“死角”内撒些防锈剂（约0.1g）劳动保护（手套和口罩）