一种抑制镁合金在汽车发动机冷却液中腐蚀的缓蚀剂配方

摘要

本发明涉及一种抑制镁合金在乙二醇型汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂配方。该配方包括0.1～20％氟化钠、0.1～20％钼酸钠等无机盐和0.1～10％六次甲基四胺、0.1～5％苯并三唑和0.1～5％十二烷基苯磺酸钠等有机物，余量的去离子水。镁及镁合金在加有该缓蚀剂的乙二醇溶液中，其表面上可形成针状、均匀致密的薄膜，从而获得优越的耐蚀性能。此外该缓蚀剂具有很高的缓蚀效率。本发明能够很好地解决现在常用的乙二醇型汽车冷却液中加入的铬酸盐、磷酸盐、亚硝酸盐等有毒有害物质对环境的严重污染和危害人体健康等方面存在的问题，也简化了常用的硅酸盐及其稳定剂复配的有机盐体系，大大降低了生产与使用成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制镁合金在乙二醇型汽车冷却液中腐蚀的缓蚀剂配方，在缓蚀剂作用下在镁合金表面形成针状致密的薄膜，增强镁合金的耐腐蚀能力，是一种新型、高性能、绿色环保的抑制镁合金在乙二醇型汽车发动机冷却液中腐蚀的缓蚀剂配方。属精细化工领域。

背景技术

近年来，镁合金的用量在世界范围内的年增长率高达20％。目前中国是世界上第一大镁生产国，中国的镁产量已占全球的75％以上。随着现代科学技术日新月异不断向前发展以及新工业领域的不断涌现，镁的用途也越来越广泛，需求量与日俱增，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。

镁合金是最轻的实用金属结构材料，广泛应用于航天器、航空器和火箭导弹制造工业。镁合金比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料，比刚度与铝合金和钢相当，远高于纤维增强塑料，还具有较高的减震能力和磁屏蔽性，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还具有良好的吸热性能，因此镁合金在汽车行业中的应用也越来越广泛。在汽车上应用镁合金具有17％到20％减重潜力，汽车质量每减少10％，燃油消耗可降低6％到8％。使用镁合金发动机组不仅更灵活轻便，起动机制能更好，可以有效减轻汽车的重量，提高燃油利用率，降低环境污染，对实现可持续发展具有现实意义。

乙二醇型发动机冷却液可以抑制腐蚀和结垢，同时因冰点低、沸点高，又可全年使用，所以已在汽车上广泛使用。但是在用乙二醇溶液(本身含有水)做冷却介质的情况下，而乙二醇又会因为分解产生各种产物，如乙二醇醛、乙二醇酸、乙二醛、乙二醛酸、乙二酸(草酸)等，虽然上述物质是很弱的有机酸，但温度较高时，化学性质比较活泼的镁及镁合金材料上在上述物质中将产生严重腐蚀。为此人们选用缓蚀剂来防止镁及镁合金在乙二醇型发动机冷却液中的腐蚀，但是目前已经开发出来的应用于抑制镁合金在乙二醇型发动机冷却液中的缓蚀剂主要为价格低廉的钼酸盐与传统硅酸盐、磷酸盐和铬酸盐等的无机盐体系。其中，硅酸盐易产生胶凝物质从而影响其缓蚀作用效果，而磷酸盐和铬酸盐对环境具有较大的污染，尤其六价铬离子对人体有致癌作用，其在美国环境保护局(EPA)最危险材料表中是排名第17位的剧毒材料，工业上已经在逐渐减少其应用。

随着国内外法律法规对六价铬等有毒有害物质使用的限制和人们环保意识的增强，开展新型绿色环保缓蚀剂已成为当今研究的热点之一。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种抑制镁合金在乙二醇型汽车发动机冷却液中腐蚀的新型、高性能、绿色环保的缓蚀剂配方，其目的是在不污染环境的前提下，能有效地抑制镁合金在乙二醇型汽车发动机冷却液中的腐蚀，使镁合金在汽车工业中的发动机制造方面能得到更广阔的应用。

本发明提供的缓蚀剂配方中包括氟化钠、钼酸钠等无机盐和六次甲基四胺、苯并三唑和十二烷基苯磺酸钠等有机物；其配方如下：

化学组成            重量百分数

氟化钠              0.1～20％

钼酸钠              0.1～20％

六次甲基四胺        0.1～10％

苯并三唑            0.1～5％

十二烷基苯磺酸钠    0.1～5％

去离子水            余量。

所述的氟化钠能在各种环境介质中，在镁合金表面有效地形成氟化镁保护膜，隔离镁合金基材和腐蚀介质的接触。

所述的钼酸钠极易与其他物质发生协同作用，在镁合金表面成膜，能够减小乙二醇及其分解产物对镁合金的腐蚀。

所述的六次甲基四胺作为工业上常用的缓蚀剂，具有化学吸附作用，单独作用时对镁合金也具有较好的抑制腐蚀。

所述的苯并三唑包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巯基苯并噻唑，首选苯并三唑、甲基苯并三唑，具有很好的表面螯合效应。

所述的十二烷基苯磺酸钠本身作为常用的表面活性剂，不仅可以提高其他缓蚀剂成分之间的协同作用，而且其本身就具有一定缓蚀作用。

具体步骤如下：

(1)将0.1～20％氟化钠、0.1～20％钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀备用；

(2)将0.1～10％六次甲基四胺、0.1～5％十二烷基苯磺酸钠、0.1～5％苯并三唑加入(1)项物料中继续搅拌，待物料混合均匀备用；

(3)将去离子水在30分钟内加入(2)项物料中继续搅拌，待物料混合均匀，即为缓蚀剂成品。

本发明相对现有技术，其优点如下：

本发明缓蚀剂配方由于不含六价铬(铬酸盐)、亚硝酸盐及磷酸盐等有毒有害物质，对环境没有污染；且缓蚀剂不含硅酸盐及其稳定剂，成份简单，易于控制，成分不易分解，工艺稳定。

本发明在镁及镁合金表面形成的为针状、致密的保护性薄膜，使镁及镁合金获得优越的耐蚀性能。

本发明原料易得，充分利用无机盐和有机物的协同作用，大大降低了有机物的使用量，使得成本低，易实施，易推广，适于工业化生产。

附图说明

图1为实施例1缓蚀剂时所制备的镁合金表面的1000倍扫描电镜图(在20kV下操作的日立S-4700型扫描电子显微镜)。

图2为实施例1缓蚀剂时所制备的镁合金表面的10000倍扫描电镜图(在20kV下操作的日立S-4700型扫描电子显微镜)。

图3为实施例1缓蚀剂时所制备的镁合金表面的20000倍扫描电镜图(在20kV下操作的日立S-4700型扫描电子显微镜)。

图4是实施例1所使用的AZ91D镁合金在乙二醇溶液(体积浓度为50％)和加有质量分数为2％的缓蚀剂的乙二醇溶液(体积浓度为50％)中的极化曲线比较。其中(1)乙二醇溶液，(2)加有缓蚀剂的乙二醇溶液。

图5是实施例2所使用的AZ91D镁合金在乙二醇溶液(体积浓度为10％)和加有质量分数为2％的缓蚀剂的乙二醇溶液(体积浓度为10％)中的极化曲线比较。其中(1)乙二醇溶液，(2)加有缓蚀剂的乙二醇溶液。

图6是实施例3所使用的AZ91D镁合金在乙二醇溶液(体积浓度为90％)和加有质量分数为2％的缓蚀剂的乙二醇溶液(体积浓度为90％)中的极化曲线比较。其中(1)乙二醇溶液，(2)加有缓蚀剂的乙二醇溶液。

图7是实施例4所使用的AZ91D镁合金在乙二醇溶液(体积浓度为10％)和加有质量分数为1％的缓蚀剂的乙二醇溶液(体积浓度为10％)中的极化曲线比较。其中(1)乙二醇溶液，(2)加有缓蚀剂的乙二醇溶液。

图8是实施例5所使用的AZ91D镁合金在乙二醇溶液(体积浓度为10％)和加有质量分数为3％的缓蚀剂的乙二醇溶液(体积浓度为10％)中的极化曲线比较。其中(1)乙二醇溶液，(2)加有缓蚀剂的乙二醇溶液。

图9是实施例6所使用的AZ91D镁合金在乙二醇溶液(体积浓度为10％)和加有质量分数为4％的缓蚀剂的乙二醇溶液(体积浓度为10％)中的极化曲线比较。其中(1)乙二醇溶液，(2)加有缓蚀剂的乙二醇溶液。

具体实施方式

实施例1；

将4克氟化钠、4克钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀后，再将2克六次甲基四胺、1克十二烷基苯磺酸钠和1克苯并三唑加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料混合均匀后，再取8毫升去离子水在30分钟内加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料搅拌混合均匀，即得到产品。将所得产品添加到980毫升的体积浓度为50％的乙二醇溶液中，得到汽车发动机冷却液。

实施例2：

将4克氟化钠、4克钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀后，再将2克六次甲基四胺、1克十二烷基苯磺酸钠和1克苯并三唑加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料混合均匀后，再取8毫升去离子水在30分钟内加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料搅拌混合均匀，即得到产品。将所得产品添加到980毫升的体积浓度为10％的乙二醇溶液，得到汽车发动机冷却液。

实施例3：

将4克氟化钠、4克钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀后，再将2克六次甲基四胺、1克十二烷基苯磺酸钠和1克苯并三唑加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料混合均匀后，再取8毫升去离子水在30分钟内加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料搅拌混合均匀，即得到产品。将所得产品添加到980毫升的体积浓度为90％的乙二醇溶液，得到汽车发动机冷却液。

实施例4：

将2克氟化钠、2克钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀后，再将1克六次甲基四胺、0.5克十二烷基苯磺酸钠和0.5克苯并三唑加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料混合均匀后，再取4毫升去离子水在30分钟内加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料搅拌混合均匀，即得到产品。将所得产品添加到990毫升的体积浓度为10％的乙二醇溶液，得到汽车发动机冷却液。

实施例5：

将6克氟化钠、6克钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀后，再将3克六次甲基四胺、1.5克十二烷基苯磺酸钠和1.5克苯并三唑加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料混合均匀后，再取12毫升去离子水在30分钟内加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料搅拌混合均匀，即得到产品。将所得产品添加到970毫升的体积浓度为10％的乙二醇溶液，得到汽车发动机冷却液。

实施例6：

将8克氟化钠、8克钼酸钠同时加入烧杯中搅拌，待物料混合均匀后，再将4克六次甲基四胺、2克十二烷基苯磺酸钠和2克苯并三唑加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料混合均匀后，再取16毫升去离子水在30分钟内加入上述混合均匀的物料中继续搅拌，待物料搅拌混合均匀，即得到产品。将所得产品添加到960毫升的体积浓度为10％的乙二醇溶液，得到汽车发动机冷却液。