CN101845634B

CN101845634B - 抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂

Info

Publication number: CN101845634B
Application number: CN2010102034517A
Authority: CN
Inventors: 郭兴蓬; 黄道兵; 陈振宇
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: CN101845634A

Abstract

本发明提供了一种抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂，该缓蚀剂由特性吸附的有机物或/和成膜型的无机物，以及水或/和乙醇组成，是一种复合型高效阻垢缓蚀剂，可在较宽的温度范围很好地抑制镁合金材料在冷却液中的腐蚀，具有适用范围广、用量少、效率高、无毒无异味、完全水溶、制作简便、成本低廉、适用温度范围广、协同作用强、使用方便、综合性能优良等特点。直接向汽车冷却液中添加100-1000ppm该缓蚀剂，能有制镁合金的腐蚀，能有效抑制镁合金材料在常温及高温下在汽车冷却液中的腐蚀，对镁合金提供有效保护。

Description

抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂

技术领域

本发明属于金属材料的防腐技术，具体涉及一种抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

镁及镁合金是工程材料中相对密度最小的金属，由于其结构性能优异，在许多领域，镁合金是工程塑料、铝合金和钢材富有生命力和竞争力的替代品。作为结构材料，镁可广泛应用于汽车、航空航天、电子、军事以及核工业部门，满足视听器材、计算机、通读设备、运载工具以及手工工具″轻量化″和其它特殊的技术要求。面对节约能源、降低排放及提高回收率等的严峻考验和挑战，欧、美、日的汽车工业正将目光转向镁合金，镁合金可用于汽车发动机、车身、车轮、驾驶盘及盘轴、座椅架、仪表盘、变速箱以及变速凸轮等部件的制造。典型镁合金部件的重量仅为相同体积的铝合金的64％，铁的23％。而每减轻100kg的重量、燃料消耗就可以降低5％，这对于节约能源、降低排放具有重大意义。镁也是常用金属中化学稳定性最差的金属，在实际应用过程中，由于镁合金的化学性质和电化学活性都很高，如果在汽车发动机缸体及冷却系统中采用镁合金，则必须考虑镁合金的各种腐蚀问题。镁合金在汽车冷却液中的腐蚀是镁合金在汽车领域应用中逾需解决的问题。

加注缓蚀剂是汽车冷却液中采用的抑制镁合金腐蚀的主要防护措施之一，具有操作方便、成本不高和安全有效等特点。我国目前对镁合金汽车冷却液缓蚀剂的研究较少，更没有对高温下镁合金汽车冷却液缓蚀剂的研究。因此开展冷却液中镁合金腐蚀问题的研究并开发经济有效的缓蚀剂具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的任务是提供一种抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂，使其具有能有效抑制汽车冷却液对镁合金的腐蚀、适用温度广(-50-90℃)、用量少、效率高、制作简便、成本低廉、无毒无异味等优点。本发明还提供了该缓蚀剂的制备方法。

本发明提供的这种抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂，由以下方案(A)或方案(B)或方案(C)组成：

方案(A)：5-90％(重量)的有机物，所述有机物选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二胺、苯甲酸钠、咪唑啉、苯并三氮唑、硫脲、8-羟基喹啉、肌醇六磷酸酯、聚丙烯酰胺、六次甲基四胺、月桂酸盐、肉豆蔻酸盐、棕榈酸盐、硬脂酸盐中的一种或多种，优选2至3种，余量为溶剂，所述溶剂为水和乙醇中的一种或两种。

方案(B)：5-90％(重量)的无机物，所述无机物选自磷酸盐、多聚磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、钨酸盐、钼酸盐、氟化物、亚硝酸盐中的一种或多种，优选2至3种，余量为溶剂，所述溶剂为水和乙醇中的一种或两种。

方案(C)：25％-40％(重量)的有机物复配25％-40％(重量)的无机物，所述无机物选自磷酸盐、多聚磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸一氢盐、钨酸盐、钼酸盐、氟化物、亚硝酸盐中的一种或多种，优选磷酸盐、钨酸盐、氟化物中的一种或多种，所述有机物选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二胺、苯甲酸钠、咪唑啉、苯并三氮唑、硫脲、8-羟基喹啉、肌醇六磷酸酯、聚丙烯酰胺、六次甲基四胺、月桂酸盐、肉豆蔻酸盐、棕榈酸盐、硬脂酸盐中的一种或多种，优选十二烷基苯磺酸钠、苯甲酸钠、苯并三氮唑、月桂酸钠、8-羟基喹啉中的一种或多种，余量为溶剂，所述溶剂为水和乙醇中的一种或两种。

本发明缓蚀剂的制备方法是，按以上方案所述配比将各组分混合，搅拌均匀即制得本发明缓蚀剂。

本发明提供的缓蚀剂属于水溶性，利用特性吸附的有机物、成膜型的无机物和通过有机物无机物之间的协同效应作用，获得了优异的缓蚀效果，可在较宽的温度范围较好地抑制镁合金材料在冷却液中的腐蚀。该缓蚀剂产品具有适用范围在-50-90℃的汽车冷却液中，用量只需100-1000ppm即可有效抑制镁合金在汽车冷却液中的腐蚀，常温下缓蚀率在90％以上，高温下的缓蚀率也可达80％以上。

本发明缓蚀剂采用特性吸附的有机物和成膜型的无机物，可在较宽的温度范围很好地抑制镁合金材料在冷却液中的腐蚀，具有适用范围广、用量少、效率高、无毒无异味、完全水溶、制作简便、成本低廉、适用温度范围广、协同作用强、使用方便、综合性能优良等特点。直接向汽车冷却液中添加100-1000ppm本发明缓蚀剂，可有效抑制镁合金发动机的腐蚀，可解决镁合金材料在常温及高温下在汽车冷却液中的腐蚀问题，可对镁合金提供有效保护。

具体实施方式

本发明给出了下述实验例，但是，这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围。

为了检验本发明缓蚀剂抑制镁合金在汽车冷却液的缓蚀效果，本发明采用了常温和高温静态方法和电化学极化曲线测试方法对其缓蚀效果进行了评价，空白溶液为50％(体积百分比)乙二醇的水溶液。

将GW103和AZ91D镁合金经过脱脂清洗干燥等处理并使工件在室温及高温下浸没在含缓蚀剂的冷却液中72小时，通过计算浸没前后镁合金的重量变化求得得腐蚀速率及缓蚀效率，缓蚀效率＝(空白失重-添加缓蚀剂的失重)/(空白失重-酸洗失重)×100％；电化学极化曲线方法通过测试未添加和添加缓蚀剂的极化曲线，求得腐蚀电流密度I₀，进而得出缓蚀效率：缓蚀效率＝(I_，o空白-I_{，i添加缓蚀剂})/I_，o空白×100％

实施例1

将重量比为25％苯甲酸钠、25％磷酸钠和50％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

表1不同浓度下的该缓蚀剂在25℃和70℃在汽车冷却液中的评定结果

表2不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例2

将重量比为40％钨酸钠、40％磷酸钠和20％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表3为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表3不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例3

将重量比为45％八羟基喹啉、45％苯并三氮唑和10％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表4为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表4不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例4

将重量比为40％硬脂酸钠、40％八羟基喹啉、15％乙醇和5％蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表5为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表5不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例5

将重量比为25％钨酸钠、25％磷酸钠、25％苯甲酸钠、15％蒸馏水和10％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表6为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表6不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例6

将重量比为30％十二烷基苯磺酸钠、30％磷酸钠、20％蒸馏水和20％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得完全水溶性的抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表7为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表7不同温度下缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例7

将重量比为40％苯并三氮唑、40％磷酸钠、10％蒸馏水和10％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得完全水溶性的抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表8为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表8不同温度下缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例8

将重量比为40％月桂酸钠、40％磷酸钠、10％蒸馏水和10％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得完全水溶性的抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表9为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表9不同温度下缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例9

将重量比为35％月桂酸钠、35％氟化钾、15％蒸馏水和15％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得完全水溶性的抑制GW103镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表10为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为500ppm。

表10不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果，缓蚀剂浓度为500ppm。

实施例10

将重量比为30％十二烷基苯磺酸钠、30％磷酸钠、20％蒸馏水和20％乙醇相互混合，搅拌均匀，制得完全水溶性的抑制AZ91D镁合金汽车冷却液腐蚀缓蚀剂。

采用与实施1相同的实验方法对缓蚀效果进行了评价。表11为不同温度下该缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果。缓蚀剂浓度为1000ppm。

表11不同温度下缓蚀剂在汽车冷却液中的评价结果结果，缓蚀剂浓度为1000ppm。

由以上实验结果可知，本发明的缓蚀剂产品是一种完全水溶性的化学品，该缓蚀剂适用温度范围广、缓蚀效率高、缓蚀效果好，适用于镁合金在汽车冷却液中的应用。本发明的缓蚀剂还具有生产简单、无毒无味、用量少、适用范围广等特点。向汽车冷却液中注入本发明的缓蚀剂，大大抑制了镁合金材料的腐蚀，可解决镁合金材料在常温及高温下在汽车冷却液中的腐蚀问题，对镁合金提供了有效的保护。

Claims

1.一种抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂，其特征在于，该缓蚀剂由以下方案(A)至方案(H)中的任一项组成：

方案(A)：25％苯甲酸钠、25％磷酸钠和50％蒸馏水相互混合，搅拌均匀；

方案(B)：45％八羟基喹啉、45％苯并三氮唑和10％乙醇相互混合，搅拌均匀；

方案(C)：40％硬脂酸钠、40％八羟基喹啉、15％乙醇和5％蒸馏水相互混合，搅拌均匀；

方案(D)：25％钨酸钠、25％磷酸钠、25％苯甲酸钠、15％蒸馏水和10％乙醇相互混合，搅拌均匀；

方案(E)：30％十二烷基苯磺酸钠、30％磷酸钠、20％蒸馏水和20％乙醇相互混合，搅拌均匀；

方案(F)：40％苯并三氮唑、40％磷酸钠、10％蒸馏水和10％乙醇相互混合，搅拌均匀；

方案(G)：40％月桂酸钠、40％磷酸钠、10％蒸馏水和10％乙醇相互混合，搅拌均匀；

方案(H)：35％月桂酸钠、35％氟化钾、15％蒸馏水和15％乙醇相互混合，搅拌均匀。

2.由40％钨酸钠、40％磷酸钠和20％蒸馏水相互混合搅拌均匀制成的缓蚀剂用于抑制镁合金在汽车冷却液中腐蚀。