金屬表面處理劑

　　金屬表面處理劑指對金屬表面進行各種處理的化學藥劑的總稱。 金屬表面處理包括了除油、除銹、磷化、防銹等基體前處理，是為金屬涂層技術、金屬防護技術做準備的，基體前處理質量對此后涂層制備和金屬的使用有很大的影響。
　　主要包括清洗劑、防銹劑、磷化液三大類。金屬表面處理技術分機械處理（如噴砂、拋光、高壓水沖洗等）與化學處理兩大類。至于涂料、電鍍等技術已獨立發展為一門金屬防腐蝕技術，其所用的化學藥劑通常不包括在這里所指的金屬表面處理劑的范疇內。
　　清洗劑
　　
　　金屬及其制品在加工過程中常會在表面沾染各種污物和雜質。清洗是金屬表面處理中極其重要的一環。以去油脫脂為主要目標的常用清洗劑有石油系清洗劑、氯代烴系清洗劑、堿性清洗劑和含有表面活性劑的清洗劑等。
　　石油系清洗劑
　　主要有溶劑汽油、煤油或輕柴油等。它的作用原理主要是利用其對金屬表面油脂的溶解作用。由于這類溶劑滲透力強、脫脂性好，故一般用于粗清洗，以除去大量的油脂類污物。但在實際使用時，往往加入某種合成的表面活性劑，使它具有清洗水溶性污物的能力，有時也加入少量防銹劑，使清洗后表面具有短時間的防銹能力。這類石油系清洗劑，特別是汽油，由于易燃，使用時必須有充分的防火安全措施。
　　氯代烴系清洗劑
　　常用的是三氯乙烯和四氯化碳。這類溶劑的特點是對油脂的溶解能力強，但沸點低，一般為不易燃物。而且比熱小、蒸發潛熱小，因而溫升快、凝縮也快。它的密度一般比空氣大，因而存在于空氣下部。由于這些特點，故可用于蒸氣脫脂。由于這類溶劑價格較貴，一般需循環使用或回收使用。有些溶劑如三氯乙烯有一定的毒性，在有光、空氣和水分共存時，分解產生氯化氫，易引起金屬腐蝕；與強堿共熱時，易產生爆炸等；使用時應加以注意。
　　堿性清洗劑
　　主要有氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、磷酸鈉等，溶于水成為堿性清洗劑。它們的作用原理是能和油污中的脂肪酸甘油酯發生皂化作用形成初生皂，使油污成為水溶性的而被溶解去除。其中氫氧化鈉和碳酸鈉還有中和酸性污垢的作用。磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等既具有清洗作用，又有抑制腐蝕的作用。硅酸鈉則有膠溶、分散等作用，清洗效果較好。堿性清洗劑由于價格較低、無毒性、不易燃等原因，使用較為廣泛。但在使用堿性清洗劑時要注意被清洗金屬的材質，選擇適當的pH的堿液。此外，在使用堿性清洗劑時，通常加入表面活性劑構成復合配方，以加強清洗作用。
　　防銹劑
　　以金屬防銹為目的而加入到各種介質如水、油或脂等中去的一類化學藥劑。目前，習慣上分水溶性防銹劑、油溶性防銹劑、乳化型防銹劑和氣相防銹劑等。
　　水溶性防銹劑
　　可溶解在水中形成水溶液，金屬經這種水溶液處理后能防止腐蝕生銹。它們的防銹作用可分為三類。①金屬與防銹劑生成不溶而致密的氧化物薄膜，因而阻止了金屬的陽極溶解或促進金屬的鈍化，從而抑制金屬的腐蝕。這類防銹劑又稱為鈍化劑，如亞硝酸鈉、重鉻酸鉀等。在使用時，應保證足夠的用量。用量不足時，不能形成完整的氧化物薄膜，在未被遮蓋的很小的金屬表面上，腐蝕電流密度增大，易造成局部腐蝕嚴重。②金屬與防銹劑生成難溶的鹽類，從而使金屬與腐蝕介質隔離，免于銹蝕。例如：有的磷酸鹽能與鐵作用生成不溶性的磷酸鐵鹽；有的硅酸鹽能和鐵、鋁作用生成不溶性的硅酸鹽等。③金屬與防銹劑生成難溶性的絡合物，覆蓋在金屬表面而保護金屬免于腐蝕。例如：苯并三氮唑與銅能生成螯合物Cu(C6H4N3)2,既不溶于水也不溶于油，因而能保護銅的表面。
　　油溶性防銹劑
　　又稱油溶性緩蝕劑。大多數為具有極性基團的長碳鏈有機化合物。其分子中的極性基團依靠電荷作用緊密地吸附在金屬表面上；非極性基團長碳鏈烴則向著金屬表面的外側,并能和油類互溶在一起,從而使防銹劑分子定向排列在金屬表面，形成吸附性保護膜，使金屬不受水和氧的侵蝕。按其極性基團可分為五類：①磺酸鹽類，化學通式為 (R—SO3。一般使用的是石油磺酸的堿金屬或堿土金屬鹽類，如石油磺酸鋇、石油磺酸鈉、二壬基萘磺酸鋇等。②羧酸及其皂類，化學通式為R—COOH及(R—COO)nMm。作為防銹劑的羧酸有動植物油的脂肪酸，如硬脂酸、油酸等，另有氧化石油脂、烯基丁二酸等合成的羧酸，還有石油產品環烷酸等。羧酸的金屬皂的極性比相應的羧酸強，故防銹效果較好，但油溶性較小。且遇水會水解，在油中分散時安定性較差,有時從油中析出。③酯類,化學通式為RCOOR′。羊毛脂、蜂蠟是天然的酯類化合物，也是較好的金屬防銹封存材料。多元醇的酯類防銹效果很好，例如單油酸季戊四醇酯、山梨糖醇酐單油酸酯（斯盤－80）,都是較好的金屬防銹劑,應用較為廣泛。④胺類,化學通式為R—NH2，例如十八胺等。但單純的胺類在礦物油中的防銹效果不夠好，而常用的是胺類和有機酸生成的胺鹽或其他復合物，如油酸十八烷胺、硬脂酸環己胺等。⑤硫、氮雜環化合物，系含硫或含氮的雜環及某些衍生物，也是較好的金屬防銹劑，例如咪唑啉的烷基磷酸酯鹽、苯并三氮唑和 α－巰基苯并噻唑等。咪唑啉類可用于黑色金屬與有色金屬防銹，苯并三氮唑等則主要用于銅材等有色金屬防銹。
　　乳化型防銹劑
　　乳化型防銹劑有兩種：一種是油的微粒在水中的懸浮液，即水包油型乳化液，通常呈乳白色；另一種是水的微粒在油中的懸浮液，即油包水型乳化液，通常是透明的或半透明的液體。乳化型防銹劑既具有防銹性能，又具有潤滑性能和冷卻性能，因此常用作金屬切削加工的潤滑冷卻液。乳化型防銹劑中的乳化劑過去常用植物油脂（如菜油、蓖麻油等）經皂化加工而成，近年來則使用油酸三乙醇胺、磺化油或非離子表面活性劑等。為了加強防銹性能，在加水調配成乳化液時，還可加入一定量的水溶性防銹劑，如亞硝酸鈉與碳酸鈉、亞硝酸鈉與三乙醇胺等。此外，為了防止和減緩乳化液發臭變質，還可加入少量防霉劑，如苯酚、五氯酚、苯甲酸鈉等。
　　磷化液
　　磷化是金屬材料防腐蝕的重要方法之一,其目的在于給基體金屬提供防腐蝕保護、用于噴漆前打底、提高覆膜層的附著力與防腐蝕能力及在金屬加工中起減摩潤滑作用等。磷化是常用的前處理技術，原理上應屬于化學轉化膜處理。工程上應用主要是鋼鐵件表面磷化，但有色金屬如鋁、鋅件也可應用磷化。
　　鋼鐵表面涂裝前處理工藝指脫脂（除油）、除銹、表調、磷化。然而由于工件表面的狀況不同，則生產工藝也有所不同，有的工藝中沒有脫脂或沒有除銹工序，有的工藝則沒有表面調整工序，但磷化工序是絕對不可缺少的。
　　在涂裝處理過程中，如果不清除油脂、氧化皮和銹層，不進行磷化處理，直接進行涂漆和靜電噴涂，就會使鋼鐵表面的涂層產生脫落，失去了涂裝的意義。