《包装工艺学10.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《包装工艺学10.ppt（55页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第十章 防锈包装技术,金属由于受到周围介质的化学作用或电化学作用而发生损坏的现象叫金属锈蚀。,第一节 金属制品锈蚀原理 根据锈蚀过程的不同特点，可分为电化学锈蚀、化学锈蚀、生物锈蚀三大类。,一、金属电化学锈蚀原理 电化学锈蚀指金属与酸、碱、盐等电解质溶液或潮湿空气接触时，由于局部电池的形成而引起的锈蚀叫做电化学锈蚀。,1、电化学锈蚀原理 金属电化学锈蚀的进行必须同时具备三个条件： 金属上各部分 ( 或不同金属间 ) 存在着电极电位差； 具有电位差的各部分要处于相连通的电解质溶液中； 具有电极电位差的各部分必须相联。,铜,锌,2、极化作用 电极电位的改变叫做极化作用。 极化作用可以降低金属的锈蚀
2、速度，研究极化作用及其产生的原因对防止金属制品锈蚀具有一定的实际意义。,(1)阴极极化： 阴极电位向负方向转移的现象叫阴极极化。 阴极极化的原因：在锈蚀电池的阳极反应过程中，金属离子溶入电解液，在阳极区留下了多余电子，互相连接的阳极区和阴极区之间又有电位差存在 , 多余的电子便从阳极区流入阴极区。如果在阴极周围 , 吸收电子的阴极反应速度小于电子进入阴极区的速度 , 电子就在阴极表面上积累起来 , 结果使阴极电位逐渐变负。 通往阴极的电流越大，阴极电位变得越负。,(2)阳极极化。 阳极电位变正的现象叫阳极极化。 阳极极化的原因：某些金属在金属表面形成钝化膜，阻碍阳极电位向负的方向移动；另外如果
3、阳极金属溶入溶液的金属离子不能很快扩散，而积累在阳极表面附近，使阳极附近金属离子浓度逐渐增加，使阳极电位变正，从而阻滞了阳极过程的进行，这叫浓度极化。,3、金属表面的钝化与活化 化学稳定性非常高的状态称之为钝化状态。 金属锈蚀生成的锈蚀产物，具有致密的结 构，并紧密的覆盖在金属的表面上，阻止金 属进一步腐蚀 , 就说金属表面钝化了，这个 覆盖层叫做钝化膜。 钝化状态的稳定性决定钝化的条件、金属表 面的结构、状态及钝化剂作用时间。,二、化学锈蚀原理 化学锈蚀指金属在外界介质中发生直接化学作用而引起的锈蚀。 特点是在锈蚀过程中没有电流产生，并且锈蚀产物沉积在金属表面上。 锈蚀产物形成的薄膜能在一定
4、程度上降低金属与介质的反应速度。,三、生物锈蚀的原理 藻类、贝壳类等生物在新陈代谢过程中，对金属材料所产生的锈蚀破坏作用称为生物锈蚀。 生物锈蚀引发和加速电化学锈蚀。,第二节 影响金属制品锈蚀的因素,影响金属制品锈蚀的因素,制品本身的特征,金属制品种类 金属制品杂质和所加其 他金属成分 表面镀层 金属制品的状态,储存环境因素,温度 湿度 氧气 空气中的有害气体和杂质,一、金属制品本身的特征对锈蚀的影响 1、金属制品种类 电极电位负值越大的金属在大气中越容易锈蚀。,2、金属制品杂质和所加其他金属成分 金属制品中有电位高于金属本身的成分或杂质时 , 容易加速商品的锈蚀； 金属中如果加入容易钝化的元
5、素 ( 如钢中加人铝、铬、硅等)，则可提高金属的耐锈蚀性。,3、金属制品表面镀层 钢铁制品为防止锈蚀，在其表面上常镀有具有保护作用的金属镀层。 金属镀层有两种类型：一种是阳极镀层，即镀层金属的电极电位较铁为负( 如镀锌) 。另一种是阴极镀层 , 即镀层金属的电极电位较铁为正( 如镀镍、铜等) 。,4、金属制品的状态 金属制品物理状态的不均匀性也是影响电化学锈蚀的因素。 金属表面状态也会对电化学锈蚀产生影响。,二、金属制品储存环境因素对其锈蚀的影响 1、空气的湿度 金属制品在储存中的锈蚀主要是潮湿大气锈蚀。 潮湿大气锈蚀是在金属制品表面形成的水膜下发生的电化学过程。这种过程的速度与水膜厚度有一定
6、的关系。,大气锈蚀与金属表面上水膜的关系,一般金属锈蚀的临界湿度在70%左右。 金属制品表面粗糙，结构复杂，表面吸附有盐类、尘埃及有害气体等，都能降低锈蚀的临界湿度。 在超过临界湿度的条件下，金属锈蚀的电化学过程随空气湿度的升高而加快 。,2、空气的温度 储存环境气温升高会加速金属制品的锈蚀速度 。 气温骤变 , 对金属制品锈蚀的影响也比较大。,3、空气中的氧的作用 一方面氧气能溶于水并渗透金属表面的水膜，从而发生化学反应 。 另一方面，在大气锈蚀过程中，阴极去极化作用主要是氧的去极化作用。,4、 空气中的有害气体与杂质 二氧化硫 硫化氢 氯化物,钢铁锈蚀速度与SO2含量的关系,在含水蒸气和S
7、O2的空气中HCl对Cu的大气锈蚀的影响,空气中食盐含量对钢铁锈蚀的影响,第三节 防锈蚀包装技术,根据防锈时期的长短可分为“永久性”防锈和“暂时性”防锈。 “永久性”防锈方法 ：改变金属内部结构；金属表面合金化；金属表面覆层 ( 电镀、喷镀、化学镀 )；金属表面施非金属涂层 ( 搪瓷、 橡胶、塑料、油漆等涂层 ) 。 “暂时性”防锈指金属产品经运输、储存、销售等流通环节到消费者手中使用过程的“暂时性”, 以及防锈层的“暂时性”。,“暂时性”防锈包装工艺过程有两方面内容： 防锈包装的预处理技术(包括清洗、除锈、干燥等) ； 各种防锈材料的防锈处理技术；,一、金属制品包装的预处理技术,金属制品包装
8、的预处理技术,金属制品的清洗 金属制品的除锈 干燥,1、金属制品的清洗 金属制品常用的清洗方法：碱液法、表面活性剂法、有机溶剂法和其他清洗液法等。,（1）碱液法 用于金属清洗的碱类：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、焦磷酸钠以及六偏磷酸钠、水玻璃等。 碱液法清洗的主要优点是洗油效果好，碱液还可反复使用 , 比较经济。缺点是如果控制不好可能引起金属制品锈蚀或变色。,(2) 表面活性剂法 表面活性剂指在分子结构上具有亲水基与憎水基两个部分的一类有机物质。 表面活性剂的品种很多 , 如肥皂等脂肪酸盐类、合成洗涤剂烷基磺酸钠等磺酸盐类等。 表面活性剂法清洗操作安全，洗油效果好，也能洗净非油脂性污物 , 并且
9、对金属无明显锈蚀作用。,(3) 有机溶剂法 有机溶剂法是应用对油污有较强溶解能力的有机溶剂洗净金属制品表面的方法。 常用溶剂有石油系列溶剂 , 如汽油 、煤油等 。 溶剂法清洗的优点是效果好，并且对金属无锈蚀性。缺点是石油系列溶剂容易燃烧起火，同时由于在金属表面挥发时吸收大量热量可能使金属温度明显下降，在高湿环境中洗过的制品表面会出现结露现象，从而引起生锈。,(4) 其他清洗方法 清除汗迹法 蒸汽脱脂清洗法 乳液清洗法 电解清洗法 超声波清洗法,2、金属制品的除锈 金属制品的除锈方法可分为物理机械除锈法和化学除锈法两类。,物理机械除锈法 人工除锈法：用钢刷、铲(刮刀) 、纱布、砂纸等除锈。 机
10、械除锈法：有喷射法和砂轮、布轮除锈法。,(2) 化学除锈法 化学除锈法包括酸洗和碱洗除锈等 。 酸洗所用的酸类主要有硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氟酸等。 碱洗除锈是在含有苛性碱、羟基乙酸、络合剂及起泡剂等溶液中进行。,3、干燥 金属表面清洗后常附着水分或溶剂，应尽快除去，以免再生锈。 常用干燥方法：压缩空气吹干法、烘干法、红外线干燥法、擦干法、滴干晾干法、油浴脱水法等。,二、防锈处理技法 (一) 防锈油防锈处理技法 防锈油是以油脂或树脂类物质为主体，加入油溶性缓蚀剂和其他添加剂成分所组成的暂时性防锈涂料。,1、防锈油的作用原理 在金属表面的吸附作用。 防锈油涂布于金属表面，油中分散的缓蚀剂分子就
11、会在金属与油的界面上定向吸附 ( 极性基与金属吸附，非极性基与油吸附 ), 并且能够形成多分子层的界面膜。,缓蚀剂的分子结构及其在金属表面上的吸附,(2) 能降低落在油膜上的水滴与油层的界面张力 。,2、防锈油的种类 防锈油种类很多 , 适用于包装金属制品的防锈油主要有防锈脂、溶剂稀释型防锈油以及薄层油、仪表防锈油等。,（1）防锈脂 防锈脂是以凡士林为基础的在常温下为脂状的一类防锈油 , 由成膜物质 ( 或基础油 ) 和缓蚀剂组成。 成膜物质 ：主要有凡士林和润滑油。 缓蚀剂：主要有石油磺酸盐，硬脂酸铝、氧化石油脂等 。 防锈脂的涂覆方法主要是热浸法。,(2) 溶剂稀释型防锈油 溶剂稀释型防锈
12、油是在以矿物油脂或树脂为成膜剂的防锈油中加入溶剂组成 , 此外还加其他添加剂，如防氧剂、稳定剂等。,（3） 薄层油 以树脂等为成膜材料的防锈油，特点是防锈期长，油膜薄而透明，用量省外观好。 薄层油分溶剂型和无溶剂型。 薄层油通常采用浸涂或喷涂法。,(4) 仪表防锈油 是一种低粘度防锈油，主要以润滑油等液体矿物油为基础加入缓蚀剂等配合而成。 常用于仪表及仪表零件的全浸式封存包装，或用浸涂加密封包装法。,（二）气相防锈包装技法 气相防锈包装技术就是用气相缓蚀剂 ( 挥发性缓蚀剂 )，在密封的包装容器内对金属制品进行防锈的技术。,1、气相防锈机理 (1) 气相缓蚀剂(Vapor Phase Inhi
13、bitor)的共同特性 化合物分子结构中，与水作用能分离出具有缓蚀作用的基团。如NO2-、CrO42-、OH-、 PO33-以及带 NO2、-COOH 、- NH2等的有机化合物等。 在常温下具有一定的挥发性 。气相缓蚀剂的蒸气压在 0.01330.1333Pa 时比较适宜 。 气相缓蚀剂在水中具有一定的溶解度（一般应1%）, 以便于实际应用 , 同时应具有较好的化学稳定性 。,(2) 气相缓蚀剂的作用机理： 在金属表面起阳极钝化作用 , 以阻滞阴极的电化学过程。 带较大非极性基的有机阳离子定向吸附在金属表面上形成憎水性膜 , 既屏蔽了锈蚀介质, 同时也降低了金属的电化学反应能力 。 与金属表
14、面以配位键结合形成稳定的络合物膜，增加金属表面电阻 , 从而保护金属。,防锈基团到达金属表面主要形式： 一种是气相缓蚀剂在潮湿空气作用下发生水解或离解，生成挥发性的保护性基团，基团借自己的挥发作用到达金属表面。 另一种是缓蚀剂的分子整体挥发到金属表面后 , 在潮湿空气的影响下，金属表面上水解或电离出保护基团。,2、气相缓蚀剂种类 气相缓蚀剂主要是无机酸或有机酸的胺盐、酯类、硝基化合物及其胺盐和杂环化合物等。 具体内容参考教材P245页,3、 气相防锈包装技术 气相缓蚀剂的使用方法 气相缓蚀剂粉末 将气相防锈剂粉末直接散布在金属的表面上密封包装 ；将气相防锈剂粉末盛于具有透气性的纸袋或布袋中；将
15、其粉末压成片剂，放在包装容器内金属制品的周围等。 b. 气相防锈纸法 将气相防锈剂溶解于水或有机溶剂中，然后浸涂在纸上凉干，即得“气相防锈包装纸”。,c. 气相防锈塑料 把含有气相防锈剂的粘合剂涂布于聚丙烯等合成树脂的薄膜上，使用这种气相薄膜封贴金属材料可以长期防锈，需要时可随时剥除不影响加工性能。也可将薄膜制成包装袋，盛装金属制品密封包装。 d. 气相缓蚀剂溶液 将气相缓蚀剂溶于水或有机溶剂中组成一定浓度的溶液，将此溶液喷淋在金属制品的表面上，然后用蜡纸或塑料袋密封包装，或用溶液浸涂包装箱内衬板和减震材料再密封包装。,(3) 气相防锈包装的注意事项 使用气相防锈剂时，必须首先掌握缓蚀剂的特性及其对金属的适应性。 包装内的相对湿度不应过高，一般不应超过 85%, 与水分长期接触，防锈膜有被溶解失效的可能。 在气相缓蚀剂的使用或保存中 , 都应防止受光和热的作用。 防止酸碱与气相缓蚀剂接触 , 微量的酸碱也可能引起缓蚀剂的分解 , 要控制使用条件的pH值。 在进行气相防锈包装前必须对金属制品进行清洁处理。 被保护表面与缓蚀剂源间距离一般不宜大于30cm,（三）可剥性塑料封存包装 (教材P246) （四）封套防锈封存包装 (教材P248),