專利名稱：一種抑制鎂合金在汽車發動機冷卻液中腐蝕的緩蝕劑配方的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種抑制鎂合金在乙二醇型汽車冷卻液中腐蝕的緩蝕劑配方，在緩蝕 劑作用下在鎂合金表面形成針狀致密的薄膜，增強鎂合金的耐腐蝕能力，是一種新型、高性 能、綠色環保的抑制鎂合金在乙二醇型汽車發動機冷卻液中腐蝕的緩蝕劑配方。屬精細化 工領域。
背景技術：
近年來，鎂合金的用量在世界范圍內的年增長率高達20 %。目前中國是世界上第 一大鎂生產國，中國的鎂產量已占全球的75%以上。隨著現代科學技術日新月異不斷向前 發展以及新工業領域的不斷涌現，鎂的用途也越來越廣泛，需求量與日俱增，在國民經濟中 發揮著越來越重要的作用。鎂合金是最輕的實用金屬結構材料，廣泛應用于航天器、航空器和火箭導彈制造 工業。鎂合金比強度高于鋁合金和鋼，略低于比強度最高的纖維增強塑料，比剛度與鋁合金 和鋼相當，遠高于纖維增強塑料，還具有較高的減震能力和磁屏蔽性，在受沖擊載荷時能吸 收較大的能量，還具有良好的吸熱性能，因此鎂合金在汽車行業中的應用也越來越廣泛。在 汽車上應用鎂合金具有17%到20%減重潛力，汽車質量每減少10%，燃油消耗可降低6% 到8 %。使用鎂合金發動機組不僅更靈活輕便，起動機制能更好，可以有效減輕汽車的重量， 提高燃油利用率，降低環境污染，對實現可持續發展具有現實意義。乙二醇型發動機冷卻液可以抑制腐蝕和結垢，同時因冰點低、沸點高，又可全年使 用，所以已在汽車上廣泛使用。但是在用乙二醇溶液(本身含有水)做冷卻介質的情況下， 而乙二醇又會因為分解產生各種產物，如乙二醇醛、乙二醇酸、乙二醛、乙二醛酸、乙二酸 (草酸)等，雖然上述物質是很弱的有機酸，但溫度較高時，化學性質比較活潑的鎂及鎂合 金材料上在上述物質中將產生嚴重腐蝕。為此人們選用緩蝕劑來防止鎂及鎂合金在乙二醇 型發動機冷卻液中的腐蝕，但是目前已經開發出來的應用于抑制鎂合金在乙二醇型發動機 冷卻液中的緩蝕劑主要為價格低廉的鉬酸鹽與傳統硅酸鹽、磷酸鹽和鉻酸鹽等的無機鹽體 系。其中，硅酸鹽易產生膠凝物質從而影響其緩蝕作用效果，而磷酸鹽和鉻酸鹽對環境具有 較大的污染，尤其六價鉻離子對人體有致癌作用，其在美國環境保護局(EPA)最危險材料 表中是排名第17位的劇毒材料，工業上已經在逐漸減少其應用。隨著國內外法律法規對六價鉻等有毒有害物質使用的限制和人們環保意識的增 強，開展新型綠色環保緩蝕劑已成為當今研究的熱點之一。
發明內容
發明目的本發明提供了一種抑制鎂合金在乙二醇型汽車發動機冷卻液中腐蝕的 新型、高性能、綠色環保的緩蝕劑配方，其目的是在不污染環境的前提下，能有效地抑制鎂 合金在乙二醇型汽車發動機冷卻液中的腐蝕，使鎂合金在汽車工業中的發動機制造方面能 得到更廣闊的應用。
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本發明提供的緩蝕劑配方中包括氟化鈉、鉬酸鈉等無機鹽和六次甲基四胺、苯并 三唑和十二烷基苯磺酸鈉等有機物；其配方如下所述的氟化鈉能在各種環境介質中，在鎂合金表面有效地形成氟化鎂保護膜，隔 離鎂合金基材和腐蝕介質的接觸。所述的鉬酸鈉極易與其他物質發生協同作用，在鎂合金表面成膜，能夠減小乙二 醇及其分解產物對鎂合金的腐蝕。所述的六次甲基四胺作為工業上常用的緩蝕劑，具有化學吸附作用，單獨作用時 對鎂合金也具有較好的抑制腐蝕。所述的苯并三唑包括苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、巰基苯并噻唑，首選苯并三 唑、甲基苯并三唑，具有很好的表面螯合效應。所述的十二烷基苯磺酸鈉本身作為常用的表面活性劑，不僅可以提高其他緩蝕劑 成分之間的協同作用，而且其本身就具有一定緩蝕作用。具體步驟如下(1)將0. 1 20%氟化鈉、0. 1 20%鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均 勻備用；(2)將0. 1 10%六次甲基四胺、0. 1 5%十二烷基苯磺酸鈉、0. 1 5%苯并三 唑加入(1)項物料中繼續攪拌，待物料混合均勻備用；(3)將去離子水在30分鐘內加入(2)項物料中繼續攪拌，待物料混合均勻，即為緩 蝕劑成品。本發明相對現有技術，其優點如下本發明緩蝕劑配方由于不含六價鉻(鉻酸鹽)、亞硝酸鹽及磷酸鹽等有毒有害物 質，對環境沒有污染；且緩蝕劑不含硅酸鹽及其穩定劑，成份簡單，易于控制，成分不易分 解，工藝穩定。本發明在鎂及鎂合金表面形成的為針狀、致密的保護性薄膜，使鎂及鎂合金獲得 優越的耐蝕性能。本發明原料易得，充分利用無機鹽和有機物的協同作用，大大降低了有機物的使 用量，使得成本低，易實施，易推廣，適于工業化生產。
圖1為實施例1緩蝕劑時所制備的鎂合金表面的1000倍掃描電鏡圖(在20kV下 操作的日立S-4700型掃描電子顯微鏡)。圖2為實施例1緩蝕劑時所制備的鎂合金表面的10000倍掃描電鏡圖(在20kV化學組成氟化鈉鉬酸鈉
重量百分數 0. 1 20% 0. 1 20% 0. 1 10% 0. 1 5% 0. 1 5%六次甲基四胺苯并三唑十二烷基苯磺酸鈉去離子水
余里ο下操作的日立S-4700型掃描電子顯微鏡)。圖3為實施例1緩蝕劑時所制備的鎂合金表面的20000倍掃描電鏡圖(在20kV 下操作的日立S-4700型掃描電子顯微鏡)。圖4是實施例1所使用的AZ91D鎂合金在乙二醇溶液(體積濃度為50%)和加有 質量分數為2%的緩蝕劑的乙二醇溶液(體積濃度為50%)中的極化曲線比較。其中(1) 乙二醇溶液，(2)加有緩蝕劑的乙二醇溶液。圖5是實施例2所使用的AZ91D鎂合金在乙二醇溶液(體積濃度為10% )和加有 質量分數為2%的緩蝕劑的乙二醇溶液(體積濃度為10% )中的極化曲線比較。其中(1) 乙二醇溶液，(2)加有緩蝕劑的乙二醇溶液。圖6是實施例3所使用的AZ91D鎂合金在乙二醇溶液(體積濃度為90%)和加有 質量分數為2%的緩蝕劑的乙二醇溶液(體積濃度為90%)中的極化曲線比較。其中(1) 乙二醇溶液，(2)加有緩蝕劑的乙二醇溶液。圖7是實施例4所使用的AZ91D鎂合金在乙二醇溶液(體積濃度為10% )和加有 質量分數為的緩蝕劑的乙二醇溶液(體積濃度為10% )中的極化曲線比較。其中(1) 乙二醇溶液，(2)加有緩蝕劑的乙二醇溶液。圖8是實施例5所使用的AZ91D鎂合金在乙二醇溶液(體積濃度為10% )和加有 質量分數為3%的緩蝕劑的乙二醇溶液(體積濃度為10% )中的極化曲線比較。其中(1) 乙二醇溶液，(2)加有緩蝕劑的乙二醇溶液。圖9是實施例6所使用的AZ91D鎂合金在乙二醇溶液(體積濃度為10% )和加有 質量分數為4%的緩蝕劑的乙二醇溶液(體積濃度為10% )中的極化曲線比較。其中(1) 乙二醇溶液，(2)加有緩蝕劑的乙二醇溶液。
具體實施例方式實施例1 ；將4克氟化鈉、4克鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均勻后，再將2克六次 甲基四胺、1克十二烷基苯磺酸鈉和1克苯并三唑加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌，待 物料混合均勻后，再取8毫升去離子水在30分鐘內加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌， 待物料攪拌混合均勻，即得到產品。將所得產品添加到980毫升的體積濃度為50%的乙二 醇溶液中，得到汽車發動機冷卻液。實施例2 將4克氟化鈉、4克鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均勻后，再將2克六次 甲基四胺、1克十二烷基苯磺酸鈉和1克苯并三唑加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌，待 物料混合均勻后，再取8毫升去離子水在30分鐘內加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌， 待物料攪拌混合均勻，即得到產品。將所得產品添加到980毫升的體積濃度為10%的乙二 醇溶液，得到汽車發動機冷卻液。實施例3:將4克氟化鈉、4克鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均勻后，再將2克六次 甲基四胺、1克十二烷基苯磺酸鈉和1克苯并三唑加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌，待 物料混合均勻后，再取8毫升去離子水在30分鐘內加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌，待物料攪拌混合均勻，即得到產品。將所得產品添加到980毫升的體積濃度為90%的乙二 醇溶液，得到汽車發動機冷卻液。實施例4 將2克氟化鈉、2克鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均勻后，再將1克六次 甲基四胺、0. 5克十二烷基苯磺酸鈉和0. 5克苯并三唑加入上述混合均勻的物料中繼續攪 拌，待物料混合均勻后，再取4毫升去離子水在30分鐘內加入上述混合均勻的物料中繼續 攪拌，待物料攪拌混合均勻，即得到產品。將所得產品添加到990毫升的體積濃度為10%的 乙二醇溶液，得到汽車發動機冷卻液。實施例5 將6克氟化鈉、6克鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均勻后，再將3克六次 甲基四胺、1. 5克十二烷基苯磺酸鈉和1. 5克苯并三唑加入上述混合均勻的物料中繼續攪 拌，待物料混合均勻后，再取12毫升去離子水在30分鐘內加入上述混合均勻的物料中繼續 攪拌，待物料攪拌混合均勻，即得到產品。將所得產品添加到970毫升的體積濃度為10%的 乙二醇溶液，得到汽車發動機冷卻液。實施例6 將8克氟化鈉、8克鉬酸鈉同時加入燒杯中攪拌，待物料混合均勻后，再將4克六次 甲基四胺、2克十二烷基苯磺酸鈉和2克苯并三唑加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌，待 物料混合均勻后，再取16毫升去離子水在30分鐘內加入上述混合均勻的物料中繼續攪拌， 待物料攪拌混合均勻，即得到產品。將所得產品添加到960毫升的體積濃度為10%的乙二 醇溶液，得到汽車發動機冷卻液。
權利要求
一種抑制鎂合金在汽車發動機冷卻液中腐蝕的緩蝕劑配方，其特征在于，配方如下化學組成重量百分數氟化鈉 0.1～20％鉬酸鈉 0.1～20％六次甲基四胺0.1～10％苯并三唑0.1～5％十二烷基苯磺酸鈉0.1～5％去離子水余量。
全文摘要
本發明涉及一種抑制鎂合金在乙二醇型汽車冷卻液中腐蝕的緩蝕劑配方。該配方包括0.1～20％氟化鈉、0.1～20％鉬酸鈉等無機鹽和0.1～10％六次甲基四胺、0.1～5％苯并三唑和0.1～5％十二烷基苯磺酸鈉等有機物，余量的去離子水。鎂及鎂合金在加有該緩蝕劑的乙二醇溶液中，其表面上可形成針狀、均勻致密的薄膜，從而獲得優越的耐蝕性能。此外該緩蝕劑具有很高的緩蝕效率。本發明能夠很好地解決現在常用的乙二醇型汽車冷卻液中加入的鉻酸鹽、磷酸鹽、亞硝酸鹽等有毒有害物質對環境的嚴重污染和危害人體健康等方面存在的問題，也簡化了常用的硅酸鹽及其穩定劑復配的有機鹽體系，大大降低了生產與使用成本。
文檔編號C23F11/16GK101922009SQ20101024914
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月10日 優先權日2010年8月10日
發明者左禹, 江珊, 熊金平 申請人:北京化工大學