CN1570615A

CN1570615A - 水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法

Info

Publication number: CN1570615A
Application number: CN 200410023162
Authority: CN
Inventors: 靳浩; 陈迪平; 靳九成; 黄桂芳; 王镇道; 朱小莉
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan Xinghe Instrument Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: CN100335892C

Abstract

水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法，将N个相互绝缘的测试电极、辅助电极定间距置入水基油中，电源、测试电极、水基油、辅助电极构成闭合回路进行电阻测试，通过测试所得电阻值的分布以比较不同水基防锈油的防蚀性能，电阻大则防蚀性强，电阻小则防蚀性弱。由于本发明测试过程中，无需使用水或盐水，因而可避免水基防锈油见水就溶的情况。且本发明可在30分钟内出测试报告，测试速度比盐雾湿热箱法快2个数量级，能给出定量结果且评估精度高，避免目前的人为因素，具有重大的社会效益。

Description

水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法

技术领域

本发明涉及一种水基防锈油防蚀性能的测评方法。

背景技术

有机防锈油由于其防护金属材料和工件性能较好，且较易去除，在国内外得到大量推广使用；但它难溶于水，对环境造成相当的污染，许多先进工业国家环保执法部门严格限制它的使用。水基防锈油虽然其防护性能较有机防锈油差，但它溶于水，对环境污染小，国内外已广泛应用于金属材料和加工零部件的润滑剂以及冷加工降温、工序间防锈、短期存储防锈。随着国内外环境保护意识的加强、环保监测力度的加大，水基防锈油必将得到更大力度推广。

尽管水基防锈油的种类品牌较多，目前国内外均采用盐雾、湿热试验评估其防护性能。由于水基防锈油见水就溶，这两种方法的致命缺点是很难测准，至多是个估计结果。另盐雾湿热试验方法还有设备贵、时间长(至少24小时为一周期～数百小时)的缺点。近年文献，如1996，29(4)：9-10，《材料保护》中的“用丝束电极研究防锈油的防护性能”；1999，19(3)：179-184，《中国腐蚀与防护学报》中的“防锈油防护性能的作用因素及油膜下金属腐蚀特征”；2000，12(1)：30-31，《腐蚀科学与防护技术》中的“油膜下局部腐蚀的探讨”；报导采用在丝束电极上涂防锈油膜，将丝束电极浸入NACL水溶液中研究检测防锈油的防蚀性能方法。这个方法速度快、精度高，但不能应用于水基防锈油。因为丝束电极一旦浸入NACL水溶液中，油膜就开始溶于水，检测可能还没有结束，油膜已可能不复存在。因此，国内外的科学研究和市场需求上都希望有一种既快速又具有高分辨率的试验方法来检测水基防锈油的防护性能。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种简单，方便快捷，精度高的试验方法来检测水基防锈油防蚀性能的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法。

本发明的目的是通过下述方式实现的：

将N个相互绝缘的测试电极与辅助电极定间距地放置在水基油中，电源、测试电极、水基油、辅助电极构成闭合回路进行电阻测试，通过测试可得N个电极电阻值的分布，第i个电极截面小区油膜的防蚀性能优劣，由所测电阻R_i所表征，R_i大反映该小区油膜防蚀能力强，水基防锈油的防蚀性能是由低阻区的电阻分布所控制。

本发明中电阻值的低阻区分布范围用n₁，n₂表示，n₁为电极电阻分布在≤10³、10⁴、10⁵Ω量级的电极数之和；n₂为电极电阻分布在10⁶、10⁷Ω量级的电极数之和；n₁+n₂数值小者为防蚀性好；在n₁+n₂相同时，n₁数值小者为防蚀性好。n₁区表示油膜的防蚀能力很低，将要出锈点；n₂区表示油膜的防蚀能力较低，是出现锈点的潜隐区域。

设定 logR反映油膜防蚀性能的整体水平。且

\overset{&OverBar;}{\log R} = Σ_{i = 1}^{N} \log R_{i} / N,

在n₁，n₂相同条件下，比较 logR，大者为防蚀性好，N为测试电极数。设定σ反映油膜N个小区防蚀能力的离散度或不均匀性。且

σ = \sqrt{Σ_{i = 1}^{N} {({\log R}_{i} - \overset{&OverBar;}{\log R})}^{2} / N}

N为测试电极数，在n₁，n₂、 logR相同条件下，比较σ，小者为防蚀性好。

所述的测试电极、辅助电极与防护金属应是同一种金属材料，在对不同水基防锈油进行测试时，测试电极平面、辅助电极平面相对放置，并保持恒定距离。

所述的测试电极的金属丝直径为0.3-2.0毫米。

所述的测试电极为40-200根金属丝，除金属丝底截面外其余部分均封于绝缘树脂中，间距为1-5毫米。最佳值为64根。

所述最佳测试电极为直径为0.7-0.9毫米的10#钢丝64根，间距为2.5毫米，辅助电极为钢片，辅助电极平面与测试探头平面相对放置，并保持3-10毫米恒定距离。

所述电源提供0.5-1.5V电压。

本发明的防蚀度评级见表1。

防蚀度级别	评级
防蚀度级别	评级	0	n₁＝0 或 0≤n₁+n₂≤1
1	1≤n₁+n₂≤2 或 2≤n₁+n₂≤6	0	n₁＝0 或 0≤n₁+n₂≤1
1	1≤n₁+n₂≤2 或 2≤n₁+n₂≤6	2	3≤n₁+n₂≤6 或 6≤n₁+n₂≤16
3	7≤n₁+n₂≤16 或 16≤n₁+n₂≤32	2	3≤n₁+n₂≤6 或 6≤n₁+n₂≤16
3	7≤n₁+n₂≤16 或 16≤n₁+n₂≤32	4	17≤n₁+n₂≤32 或 32≤n₁+n₂≤64
5	n₁≥33	4	17≤n₁+n₂≤32 或 32≤n₁+n₂≤64

依据现代电化学理论，金属的腐蚀是一个电化学过程，当该过程遇到的阻力越大，金属的腐蚀速度越小，即测得的电阻越大，表征水基油的防蚀性能越好。R_i反映第i个电极油膜小区的防护能力。各个电极电阻一般是不同的。实验表明，电阻分布在10²～10¹¹Ω范围。可将油膜分为I区和D区，I区的电阻较大，防蚀能力强，D区的电阻较小，犹如堤坝的薄弱环节，最先引起膜下金属腐蚀，直接控制着油膜的防蚀性能。根据测试所得的电阻分布可比较不同水基防锈油的防蚀性能的好坏。

由于本发明测试过程中，无需使用水或盐水，因而可避免水基防锈油见水就溶的情况。且本发明可在30分钟内出测试报告，测试速度比盐雾湿热箱法快2个数量级，能给出定量结果且评估精度高，避免目前的人为因素，具有重大的社会效益。

附图说明

图1为本发明测试装置示意图。

图2为测试探头正面视图。

图3为测试探头侧面视图。

1-测试电极 2-环氧树脂 3-辅助电极 4-水基防锈油

具体实施方式

参见图2，图3所示，本发明将64根钢丝(Φ0.9mm)均匀排列，间距为2.5mm，封于环氧树脂中，制成测试探头。只有每根钢丝底截面可接触所需测试的水基防锈油。

参见图1所示，测试探头经1#～5#砂纸依次打磨抛光，用汽油、酒精、丙酮等清洗后放入水基油中，辅助电极钢片平面与测试探头平面相对放置，并保持4毫米恒定距离。电源与测试探头、水基油、辅助电极构成一个闭合回路，电源提供1V电压，在空调室温(20-25℃)环境下对64个电极探头检测。测试所得的电阻为极化电阻和溶液电阻之和。

下面将10种水基防锈油样均按本发明上述测试方法，保持测试电极与辅助电极距离不变、电压相同时测得的结果列于表2中；作为对比，此10种水基防锈油盐雾、湿热检测结果列于表3、表4中。

水基防锈油样1～4#水基防锈油由武汉材保所提供；5～10#水基防锈油是由美国ArinMeritor公司提供的美国市场供应油。

1#---T870(5％ in H₂O) 2#---T870(2％ in H₂O)

3#---T870(10％ in H₂O)8# 4#---T839(30％in 二甲苯)

5#---Irmco Fluids 116-0cc 6#---P3 prevox 505

7#---P3 prevox 510 8#---R 1-5

9#---SF(safe Film)2838M 10#---Irmco Fluids 819-0cc

表2通过本发明测试10种水基防锈油的测试数据及结果

油样	测试时间		落在各电阻量级内(Ω)的电极数			logR	σ	防蚀度等级
			落在各电阻量级内(Ω)的电极数						≤10³ 10⁴ 10⁵	10⁶ 10⁷	10⁸ 10⁹ 10¹⁰≥10¹¹
			1#	1020分					≤10³ 10⁴ 10⁵	10⁶ 10⁷	10⁸ 10⁹ 10¹⁰≥10¹¹	0 0 55	9 0	0 0 0 0	6.05	0.15	5
2#	0 0 57	7 0	1#			0 0 0 0	6.02	0.01	5			0 0 55	9 0	0 0 0 0	6.05	0.15	5
2#	0 0 57	7 0	3#			0 0 0 0	6.02	0.01	5	0 0 51	13 0	0 0 0 0	6.05	0.15	5
4#	0 0 0	0 3	3#			60 0 1 0	8.54	0.23	2	0 0 51	13 0	0 0 0 0	6.05	0.15	5
4#	0 0 0	0 3							2
5#		10～							0 1 30				9 2	0 0 22 0	7.23	1.97	4
5#			6#		0 6 48	5 0	0 0 5 0	5.93	0 1 30	1.58	5		9 2	0 0 22 0	7.23	1.97	4
7#			6#		0 6 48	5 0	0 0 5 0	5.93	0 6 44	1.58	5	5 0	0 0 9 0	6.30	1.60	5
7#			8#		0 0 0	0 5	0 1 58 0	9.89	0 6 44	0.85	1	5 0	0 0 9 0	6.30	1.60	5

9#	20分	0 0 0	0 0	0 61 3 0	9.33	0.15	0
9#		0 0 0	0 0	0 61 3 0	9.33	0.15	0	10#	0 1 30	15 3	0 0 15 0	6.97	1.94	4

对比1#～4#油样的n₁，n₂、 logR和σ，其防蚀性优劣次序为：

4#＞3#＞1#＞2#

对比5#～10#油样的n₁，n₂、 logR和σ，其防蚀性优劣次序为：

9#＞8#＞5#＞10#＞7#＞6#

盐雾、湿热检测结果列于表3、表4中

表3

油样	盐雾	湿热
	盐雾	湿热				24h	24h	72h	96h	720h
	1#	锈蚀，3级	无锈蚀，0级	锈蚀，1级	/	24h	24h	72h	96h	720h	/
2#	1#	锈蚀，3级	无锈蚀，0级	锈蚀，1级	/	/	锈蚀，0级	锈蚀，1级	/	/	/
2#	3#	/	无锈蚀，0级	/	锈蚀，1级	/	锈蚀，0级	锈蚀，1级	/	/	/
4#	3#	/	无锈蚀，0级	/	锈蚀，1级	锈蚀，2级	无锈蚀，0级	无锈蚀，0级	无锈蚀，0级	锈蚀，1级	/

表4：5#～10#油样测试结果(由美国ArivMeritor公司依盐雾、湿热试验和供应商的多年经验提供的防蚀性能优劣次序为三档)

9#＞8#	较好
9#＞8#	较好	5#＞10#	差
7#＞6#	最差	5#＞10#	差

对比本发明测试方法对10种水基防锈油防蚀性能评价，与国家标准盐雾、湿热法基本一致，而本发明测试则具有测试速度快，定量准确及高分辨的优势。

Claims

1、水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法，其特征在于将N个相互绝缘的测试电极与辅助电极定间距地放置在水基油中，电源、测试电极、水基油、辅助电极构成闭合回路进行电阻测试，通过测试可得N个电极电阻值的分布，第i个电极截面小区油膜的防蚀性能优劣，由所测电阻R_i所表征，R_i大反映该小区油膜防蚀能力强，水基防锈油的防蚀性能是由低阻区的电阻分布所控制。

2、根据权利要求1所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法，其特征在于所述电阻值的低阻区分布范围以n₁，n₂表示，n₁为电极电阻分布在≤10³、10⁴、10⁵Ω量级的电极数之和；n₂为电极电阻分布在10⁶、10⁷Ω量级的电极数之和；n₁+n₂数值小者为防蚀性好；在n₁+n₂相同时，n₁数值小者为防蚀性好。

3、根据权利要求2所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于：设定logR反映油膜防蚀性能的整体水平，

且

\overset{&OverBar;}{\log R} = Σ_{i = 1}^{N} \log R_{i} / N,

在n₁，n₂相同条件下，logR大者为防蚀性好，所述的N为测试电极数。

4、根据权利要求3所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于：设定σ反映油膜N个小区防蚀能力的离散度或不均匀性，

且

σ = \sqrt{Σ_{i = 1}^{N} {({\log R}_{i} - \overset{&OverBar;}{\log R})}^{2} / N}

在n₁，n₂、logR相同条件下，σ小者为防蚀性好，所述的N为测试电极数。

5、根据权利要求1所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于所述的测试电极、辅助电极与水基防锈油所防护金属材料应是同一种金属材料，在对不同水基防锈油进行测试时，测试电极平面、辅助电极平面相对放置，并保持恒定距离。

6、根据权利要求1所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于所述的测试电极的金属丝直径为0.3-2.0毫米。

7、根据权利要求1或5或6所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于所述的测试电极为40-200根金属丝，除金属丝底截面外其余部分均封于绝缘树脂中，间距为1-5毫米。

8、根据权利要求7所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于测试电极为64根金属丝。

9、根据权利要求7所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于所述测试电极为直径为0.7-0.9毫米的10#钢丝64根，间距为2.5毫米，辅助电极为钢片，辅助电极平面与测试探头平面相对放置，并保持3-10毫米恒定距离。

10、根据权利要求1或5所述的水基防锈油防蚀性能快速高分辨测评方法其特征在于所述电源提供0.5-1.5V电压。