CN105331967A - 金属防腐剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属防腐剂，主要包含磷钼酸或钼酸盐或磷钼酸盐。本发明还提供所述金属防腐剂在氨水系统中的铁质制品防腐中的应用。试验证明，在高温高压条件下，本发明所述金属防腐剂可以有效防止氨水系统中铁质制品的腐蚀，延长铁质制品的使用寿命。

Description

金属防腐剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种防腐剂领域，特别是涉及一种金属防腐剂及其应用。

背景技术

金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。

对于金属的表面防腐，一般是在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如：1.在金属件表面涂覆机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。2.用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等，这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。3.用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜，如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。但对于金属管件的内部防腐目前主流的是气相防锈方式，可以是气相防锈填充物，防锈缓冲材料，气相防锈粉，批量生产以气相防锈粉成本较低，也是国内外钢管管路出口海运的主要方式。但是上述操作比较复杂，难于管理，而防锈油、防锈液等，可能会影响系统的pH值，后期难于清除。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属防腐剂及其应用，用于解决现有技术中金属防腐剂存在的各种问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种金属防腐剂，主要包含磷钼酸或钼酸盐或磷钼酸盐。

磷钼酸或钼酸盐或磷钼酸盐中的钼酸根离子吸附于钢铁等金属表面，与亚铁离子形成复合物。由于氧化作用，使亚铁离子转变为高铁离子，所形成的该复合物是不溶性的，故在金属表面生成一层保护膜，致使金属表面钝化，起到防腐作用。

优选的，所述金属防腐剂由磷钼酸或三氧化钼与碱性原料制成。

优选的，所述碱性原料选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水中的一种或多种。

进一步优选地，所述磷钼酸与所述碱性原料的质量比为1：4-10。

过量的碱性原料可以中和磷钼酸中氢离子，防止磷钼酸中的氢离子与金属发生反应。

优选的，所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵中的一种或多种。

优选的，所述磷钼酸盐选自磷钼酸铵、磷钼酸钠中的一种或多种。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供所述金属防腐剂在氨水系统中的铁质制品防腐中的应用。

优选的，所述应用时，温度为室温至300℃。

优选的，所述应用时，压力为2-3.5MPa。

优选的，所述应用时，所述金属防腐剂的浓度为0.6-2g/100g，以钼酸根离子计。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用如权利要求1所述防腐剂的金属品处理方法，包括：

(1)配制所述防腐剂的水溶液，浓度为0.6-2g/100g；

(2)将待处理的金属品酸洗，钝化后，置于容器内；

(3)将所述防腐剂的水溶液加入所述容器内，密封保存30-60天。

如上所述，本发明的金属防腐剂，主要包含磷钼酸或钼酸盐或磷钼酸盐，试验证明，在高温高压条件下，可以有效防止氨水系统中铁质制品的腐蚀，延长铁质制品的使用寿命。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

该金属防腐剂可以通过三氧化钼与碱性原料反应制备而得，三氧化钼与碱液反应，制得相应的钼酸盐，用于金属体系中，从而起到防腐防锈的作用。碱性原料可以选择氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等，以三氧化钼与氢氧化钠作原料为例：

MoO₃+2NaOH＝Na₂MoO₄+H₂O

使用时，可以将三氧化钼和碱液直接投入待防腐的金属体系中，为提高其使用效果，可以将稍过量的氢氧化钠溶液与反应量的三氧化钼在烧杯中反应，反应完毕后，加入金属体系，如金属管件中，从而起到防腐作用；也可以反应完成后，将反应体系蒸发浓缩。浓缩液经冷却结晶、离心分离、干燥，即得钼酸盐，使用时，将制得的钼酸盐加入待防腐的金属体系中。上述金属体系包括铁质制品，如钢质管道内壁的防腐。

实施例2

该金属防腐剂以磷钼酸和碱液为原料制备而得，磷钼酸又称十二钼磷酸，嫩黄色或桔黄色棱形结晶或结晶粉末。碱液可以选择常用的无机碱，如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水中的一种或多种，以磷钼酸与氢氧化钠反应为例：

H₃PO₄·12MoO₃+27NaOH＝Na₃PO₄+12Na₂MoO₄+15H₂O

氢氧化钠与磷钼酸中的氢离子反应，在保证氢氧化钠过量的前体下，可以防止磷钼酸中的氢离子与Fe发生反应。使用时，将磷钼酸和氢氧化钠分别溶于水中，然后加入反应体系中，磷钼酸与碱性原料的质量比为1：4-10，磷钼酸与氢氧化钠的质量比优选为1.5-5。

太阳能锅炉、燃气热泵、中央空调等产品中，经常使用氨水系统作为换热介质，因此，上述产品的钢制管件内壁通常处于氨水系统中，甚至高温高压的氨水系统中，其中氨的质量浓度为40-60％，温度约为200℃，压力约为3MPa。这样的条件下，常规的金属防腐剂不能使用，或使用效果很差，而本发明的金属防腐剂在高温高压和强碱性条件下可以防止钢管内部产生锈迹。

实施例3

该金属防腐剂以磷钼酸盐为原料，如磷钼酸铵、磷钼酸钠或磷钼酸铝锌等。磷钼酸盐在水溶液中以十二钼磷杂多酸的阴离子等多种形式存在，可以进一步形成磷酸根离子、钼酸根离子，从而起到防腐作用，用于铁质制品防腐时，金属防腐剂的浓度0.6-2g/100g，以钼酸根离子计，优选的，浓度为1.4g/100g。

试验例

为验证本发明金属防腐剂的防腐性能，以多种不同材质的钢铁制品为材料，做了对比试验。

试验药品：纯水，NaOH，磷钼酸粉末，液氨。

试验方法：设置空白组(不含有磷钼酸和氢氧化钠)、试验组1、试验组2和试验组3。每组包括φ159*4.5的钢管1个(长800mm)，以3.0冷板为底和盖，底和盖分别与上述钢管焊接，盖上打孔，安装不锈钢球阀；3个φ13的钢管(长30mm)，2个φ13的钢管(长50mm)，置于φ159*4.5的钢管内，作为容器。首先，用纯水配制磷钼酸溶液，然后向其中加入氢氧化钠溶液(磷钼酸：氢氧化钠：纯水质量比为1.5：5：100)，将配制后的金属防腐剂按设计量加入试验组的容器中，然后加入900g纯水、700g液氨(空白组只加入900g纯水、700g液氨)，封闭。试验完毕，锯开容器，观察容器内表面以及内部小钢管的腐蚀情况。试验结果如下：

*金属防腐剂的浓度单位为g/100g，以钼酸根离子计。

上述试验结果说明，本发明的金属防腐剂在氨水系统中，高温高压条件下，可以有效防止钢管腐蚀，延长钢管使用寿命。

实施例4

采用实施例2所述金属防腐剂处理金属品：

(1)取φ159*4.5的钢管2个(长800mm)，一端焊接3.0冷板作为底，分别标注为容器1和容器2；取φ13的钢管，30mm长6个，酸洗处理，备用；取φ13的钢管，50mm长4个，酸洗，钝化，备用；

(2)取50g磷钼酸，加入25.4g纯水，配制成75.4g磷钼酸溶液；

(3)向容器1和容器2中分别加入20g磷钼酸溶液、100g水和50g氢氧化钠；

(4)向容器1和容器2中各加入900g水和700g液氨；

(5)向容器1和容器2中各加入步骤(1)处理后的3个30mm长钢管和2个50mm长钢管；

(6)容器1和容器2的顶部分别焊接3.0冷板作为容器盖；

(7)30天后，打开容器1，容器内壁及其内部的钢管光洁如初，没有锈迹；

(8)60天后，打开容器2，容器内壁及其内部的钢管光洁如初，没有锈迹，跟两个月前放进去时的光泽度一样。

以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种金属防腐剂，其特征在于，主要包含磷钼酸或钼酸盐或磷钼酸盐。

2.如权利要求1所述金属防腐剂，其特征在于，所述金属防腐剂由磷钼酸或三氧化钼与碱性原料制成。

3.如权利要求2所述金属防腐剂，其特征在于，所述碱性原料选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水中的一种或多种。

4.如权利要求3所述金属防腐剂，其特征在于，所述磷钼酸与所述碱性原料的质量比为1：4-10。

5.如权利要求1所述金属防腐剂，其特征在于，所述钼酸盐选自钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵中的一种或多种。

6.如权利要求1所述金属防腐剂，其特征在于，所述磷钼酸盐选自磷钼酸铵、磷钼酸钠中的一种或多种。

7.如权利要求1-6任一项所述金属防腐剂在氨水系统中的铁质制品防腐中的应用。

8.如权利要求7所述应用，其特征在于，所述应用时，温度为室温至300℃，压力为2-3.5MPa。

9.如权利要求7所述应用，其特征在于，所述应用时，所述金属防腐剂的浓度为0.6-2g/100g，以钼酸根离子计。

10.一种应用如权利要求1所述防腐剂的金属品处理方法，包括：

(1)配制所述防腐剂的水溶液，浓度为0.6-2g/100g；

(2)将待处理的金属品酸洗，钝化后，置于容器内；

(3)将所述防腐剂的水溶液加入所述容器内，密封保存30-60天。