הגנה מפני קורוזיה: מבוא כללי לתוספים נגד חלודה

מהו תוסף נגד חלודה בחומר סיכה ובנוזל עיבוד מתכת?

 

תוספים נגד חלודההן תרכובות כימיות המשולבות בחומרי סיכה ובנוזלים לעבודת מתכת (MWF) כדי להגן על משטחי מתכת מפני קורוזיה. התוסף נגד חלודה נקרא גם: מעכב חלודה, מונע חלודה, מעכב קורוזיה. הם נמצאים בשימוש ערמומי בשמני מנוע ו-MWFs.

 

סיווג של תוספים נגד חלודה

 

באופן כללי, על פי המאפיינים של התמיסה, ניתן לחלק את חומרי מניעת החלודה לאמצעי מניעת חלודה מסיסים במים, מונעי חלודה מסיסים בשמן, מונעי חלודה מתחלבים, מונעי חלודה בשלב גז ומניעת חלודה מסוג סרט שעווה.

 

תוספים נגד חלודה מסיסים במים

 

המים משמשים כממס העיקרי, והתמיסה המימית נוצרת על ידי הוספת כימיקלים אחרים למניעת חלודה. על פי מנגנון נגד חלודה, ניתן לחלק אותו לשלוש קטגוריות.

 

• המתכת והכימיקל נגד חלודה יוצרים סרט תחמוצת בלתי מסיס וצפוף, המונע התמוססות אנודית של המתכת או מקדם פסיבציה של המתכת, ובכך מעכב את קורוזיה של המתכת. תוספים נגד חלודה כאלה נקראים גם פסיביים, כגון נתרן ניטריט, אשלגן דיכרומט וכו'. יש לציין כי בעת השימוש, יש לוודא מינון מספק. כאשר הכמות אינה מספקת, לא ניתן ליצור סרט תחמוצת מלא, וצפיפות זרם הקורוזיה עולה על משטח המתכת הקטן שאינו מכוסה, דבר שקל לגרום לקורוזיה מקומית חמורה.
• המתכת והתוסף נגד חלודה יוצרים מלחים בלתי מסיסים, כך שהמתכת מבודדת מהתווך הקורוזבי וללא חלודה. לדוגמה: פוספטים מסוימים יכולים להגיב עם ברזל ליצירת מלחי פוספט ברזל בלתי מסיסים; סיליקטים מסוימים יכולים להגיב עם ברזל ואלומיניום כדי ליצור סיליקטים בלתי מסיסים.
• מעכבי מתכת וחלודה יוצרים קומפלקסים בלתי מסיסים, המכסים את פני המתכת כדי להגן על המתכת מפני קורוזיה. לדוגמה, בנזוטריאזול ונחושת יכולים ליצור קומפלקס קלאט Cu(C6H4N3)2, שאינו מסיס במים או בשמן, כך שהוא יכול להגן על פני הנחושת מפני קורוזיה.

 

מונעי חלודה מסיסים בשמן

 

זה יכול להיקרא גם מעכב קורוזיה מסיס בשמן. רובם תרכובות אורגניות עם שרשרת פחמן ארוכה עם קבוצות קוטביות. הקבוצות הקוטביות במולקולות שלה נספגות באופן הדוק על פני המתכת על ידי פעולת המטען; הפחמימנים של שרשרת הפחמן הארוכה של הקבוצה הלא-קוטבית פונים אל החלק החיצוני של משטח המתכת ויכולים להתערבב עם שמנים כך שהמולקולות של מעכב החלודה מיושרות על פני המתכת ליצירת סרט מגן ספיח, המגן על המתכת מפני שחיקה של מים וחמצן. על פי הקבוצות הקוטביות שלהם ניתן לחלק לחמש קטגוריות:

 

• סולפונאטים, הנוסחה הכימית הכללית היא (R-SO3) תוספים לטיפול במשטח מתכת. בדרך כלל, משתמשים במלחי מתכת אלקלי או מתכת אדמה אלקליין של חומצה סולפונית נפט, כגוןבריום נפט סולפונט, נתרן נפט סולפונט, בריום דינונילנפתלין סולפונט, וכו.
• חומצה קרבוקסילית והסבונים שלה, הנוסחה הכימית הכללית היא R—COOH ו-(R—COO)nMm. החומצות הקרבוקסיליות המשמשות כמעכבי חלודה כוללות חומצות שומן של שמנים מן החי והצומח, כגון חומצה סטארית, חומצה אולאית וכו', וחומצות קרבוקסיליות המסונתזות משומן נפט מחומצן, חומצה סוקסינית אלקניל וכו' וחומצה נפתנית ממוצרי נפט. הקוטביות של סבון המתכת של חומצה קרבוקסילית חזקה יותר מזו של החומצה הקרבוקסילית המקבילה, כך שהאפקט נגד חלודה טוב יותר, אבל מסיסות השמן קטנה יותר. ויתהפך בהידרוליזה כשיפגש במים, ויציבותו ירודה בפיזור בשמן, ולפעמים יתקע מתוך שמן.
• אסטרים, הנוסחה הכימית הכללית היא RCOOR'. לנולין ושעוות דבורים הם תרכובות אסטר טבעיות, והם גם חומרי איטום מתכתיים טובים נגד חלודה. לאסטרים של פוליולים יש השפעות טובות נגד חלודה, כגון פנטאריתריטול מונוולאט וסורביטן מונוולאט (Span-80), שהם חומרי מתכת טובים נגד חלודה ונמצאים בשימוש נרחב.
• אמינים, הנוסחה הכימית הכללית היא R-NH2, כגון אוקטדצילאמין. עם זאת, ההשפעה נגד חלודה של אמינים פשוטים בשמן מינרלי אינה מספיק טובה, ונעשה שימוש נפוץ במלחי אמינים או תרכובות אחרות הנוצרות על ידי אמינים וחומצות אורגניות, כגון אוקטדצילאמין אולאאט, cyclohexylamine stearate וכו'.
• תרכובות הטרוציקליות גופרית וחנקן, שהן טבעות הטרוציקליות המכילות גופרית או המכילות חנקן ונגזרות מסוימות, הן גם מעכבי חלודה טובים של מתכת, כגון מלחי אימידאזולין אלקיל פוספט, בנזוטריאאזולים ומרקפטובנזותיאזולים וכו'. ניתן להשתמש באימידאזולינים למניעת רוסטה. מתכות ברזליות ולא ברזליות.

 

מונע חלודה אמולסיה

 

ישנם שני סוגים של חומרים נגד חלודה מתחלבים: האחד הוא השעיה של חלקיקי שמן במים, כלומר תחליב שמן במים, שהוא בדרך כלל לבן חלבי; השני הוא ההשעיה של חלקיקי מים בשמן, כלומר תחליב מים בשמן, שהוא בדרך כלל נוזל שקוף או שקוף.

לחומר נגד חלודה מתחלב יש לא רק ביצועים נגד חלודה, אלא גם בעל ביצועי סיכה וביצועי קירור, ולכן הוא משמש לעתים קרובות כנוזל קירור סיכה לחיתוך מתכת. המתחלב בחומר המתחלב נגד חלודה היה בעבר מעובד על ידי סיבון של שמן צמחי (כגון שמן לפתית, שמן קיק וכו'). בשנים האחרונות נעשה שימוש בחומצה אולאית טריאתנולמין, שמן סולפוני או חומרים פעילי שטח לא יוניים. על מנת לשפר את הביצועים נגד חלודה, ניתן להוסיף גם כמות מסוימת של תוספים נגד חלודה מסיסים במים, כגון נתרן ניטריט ונתרן קרבונט, נתרן ניטריט וטריאתנולמין, בעת הוספת מים להכנת אמולסיה. בנוסף, על מנת למנוע ולהאט את הריח וההידרדרות של האמולסיה, ניתן להוסיף גם כמות קטנה של חומר אנטי פטרייתי כמו פנול, פנטכלורופנול, סודיום בנזואט וכו'.

 

מניעת חלודה בשלב אדים

הידוע גם כמעכב קורוזיה בשלבי גז, הוא יוצר שכבת הגנה על פני המתכת על ידי הגז המתנדף באיטיות בטמפרטורת החדר כדי להשיג את המטרה של מניעת חלודה. העיקרון נגד חלודה שלו דומה מאוד לזה של כדורי העש. הוא מאופיין בסובלימציה אוטומטית ורציפה בטמפרטורת החדר, ומתנדף לגז. כאשר הגז מגיע לרוויה, הוא יכול להגן על מתכות כגון פלדה מפני חלודה. תרכובות אנאורגניות כגון אמוניה ואמוניום קרבונט, כמו גם אוריאה, urotropine ו-cyclohexylamine carbonate, משמשות למניעת חלודה פלדה.

 

מונעי חלודה מסוג סרט שעווה

 

מניעת חלודה של סרט השעווה היא בעיקר באמצעות יצירת סרט על פני המצע על ידי פרפין, חומצה סטארית ומלחי אמוניום שומניים ארוכי שרשרת. לאחר מכן מורכב סבון מגנזיום לנולין, שמן ממס נדיף וקצת שומן חומצי.

 

יישום של מניעת חלודה

 

ביישום בפועל של חומרים נגד חלודה, מספר חומרים נגד חלודה משמשים לעתים קרובות בנוסחה מורכבת כדי לשפר את השפעתם נגד חלודה.

ניתן ליישם את החומר נגד חלודה על: שימון ומניעת חלודה של מסילות מובילות כלליות, פירי פינים, אביזרים הידראוליים, מיסבים, שרשראות מתלים וכו', מתאים במיוחד לציוד וחלקים שאינם ניתנים לריפוי על ידי חימום, כגון ציוד גדול, לא -חומרים מתכתיים וכו' מתאים גם לשימון ומניעת חלודה של מכונות שנותרו באוויר הפתוח, ציוד ימי (מטוסים, ספינות) החשופים לרוב לעשן מי ים וציוד מכני שנמצא לרוב בחומצה, אלקלי, סביבות טמפרטורה גבוהה ונמוכה.

חלק מהחומרים נגד חלודה מתאימים גם לריסוס על משטח העיבוד ומשטח השחזה של פלדות פחמן שונות, פלדת סגסוגת, נחושת, אלומיניום, מגנזיום וסגסוגותיהם, ברזל יצוק, חומרים לא מתכתיים וכו', וניתן גם לרסס אותם על פני השטח של חלקי עבודה מחומר מתכת שעברו התזת חול, פוספטציה, פסיבציה, אנודייזה וגופרית-ניטרוקרבורית.

 

 

לְסַכֵּם

 

דרך סיווג עקרונות הפעולה המקוריים וסיכום היתרונות והחסרונות של כימיקלים שונים נגד חלודה, ניתן לראות כי ישנם סוגים רבים של תוספים נגד חלודה ומגוון רחב של יישומים, שיכולים בעצם לעמוד בדרישות האנטי-חלודה הנוכחיות. -דרישות חלודה של תעשיות שונות. עם זאת, עם הדרישות המחמירות על הגנת הסביבה, אנשים מקדישים תשומת לב רבה לבריאות שלהם. תוספים נגד חלודה ידידותיים לסביבה יהפכו בוודאי לכיוון הפיתוח והקידום של התעשייה הכימית נגד חלודה.