الدفاع ضد التآكل: مقدمة عامة عن المواد المضافة المضادة للصدأ

ما هي المادة المضافة المضادة للصدأ في زيوت التشحيم وسوائل تشغيل المعادن؟

 

إضافات مضادة للصدأهي مركبات كيميائية مدمجة في مواد التشحيم وسوائل تشغيل المعادن (MWF) لحماية الأسطح المعدنية من التآكل. تسمى المادة المضافة المضادة للصدأ أيضًا: مانع الصدأ، مانع الصدأ، ومثبط التآكل. يتم استخدامها بشكل ماكر في زيوت المحركات و MWFs.

 

تصنيف المواد المضافة المضادة للصدأ

 

بشكل عام، وفقًا لخصائص المحلول، يمكن تقسيم موانع الصدأ إلى موانع الصدأ القابلة للذوبان في الماء، وموانع الصدأ القابلة للذوبان في الزيت، وموانع الصدأ المستحلبة، وموانع الصدأ في الطور الغازي، وموانع الصدأ من نوع الفيلم الشمعي.

 

إضافات مانعة للصدأ قابلة للذوبان في الماء

 

ويستخدم الماء كمذيب رئيسي، ويتكون المحلول المائي عن طريق إضافة مواد كيميائية أخرى تمنع الصدأ. وفقا لآلية مكافحة الصدأ، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات.

 

• يشكل المعدن والمادة الكيميائية المضادة للصدأ طبقة أكسيد غير قابلة للذوبان وكثيفة، مما يمنع الذوبان الأنودي للمعدن أو يعزز تخميل المعدن، وبالتالي يمنع تآكل المعدن. وتسمى هذه الإضافات المضادة للصدأ أيضًا بالمواد المخففة، مثل نتريت الصوديوم، وثنائي كرومات البوتاسيوم، وما إلى ذلك. وتجدر الإشارة إلى أنه عند استخدامها، يجب ضمان الجرعة الكافية. عندما تكون الكمية غير كافية، لا يمكن تشكيل طبقة أكسيد كاملة، وتزداد كثافة تيار التآكل على السطح المعدني الصغير غير المغطى، مما يسهل التسبب في تآكل محلي خطير.
• يشكل المعدن والمواد المضافة المضادة للصدأ أملاحًا غير قابلة للذوبان، بحيث يتم عزل المعدن عن الوسط المسبب للتآكل وخاليًا من الصدأ. على سبيل المثال: يمكن أن تتفاعل بعض الفوسفات مع الحديد لتكوين أملاح فوسفات الحديد غير القابلة للذوبان؛ يمكن أن تتفاعل بعض السيليكات مع الحديد والألومنيوم لتكوين سيليكات غير قابلة للذوبان.
• تشكل المعادن ومثبطات الصدأ مجمعات غير قابلة للذوبان، والتي تغطي سطح المعدن لحماية المعدن من التآكل. على سبيل المثال، يمكن أن يشكل البنزوتريازول والنحاس مركب مخلب Cu(C6H4N3)2، وهو غير قابل للذوبان في الماء أو الزيت، لذلك يمكنه حماية سطح النحاس من التآكل.

 

موانع الصدأ القابلة للذوبان في الزيت

 

ويمكن أن يطلق عليه أيضًا مثبط التآكل القابل للذوبان في الزيت. معظمها عبارة عن مركبات عضوية طويلة السلسلة كربونية ذات مجموعات قطبية. يتم امتصاص المجموعات القطبية الموجودة في جزيئاتها بشكل وثيق على سطح المعدن بفعل الشحنة؛ تواجه الهيدروكربونات ذات السلسلة الكربونية الطويلة غير القطبية السطح الخارجي للمعدن ويمكن امتزاجها بالزيوت بحيث تصطف جزيئات مثبط الصدأ على سطح المعدن لتشكل طبقة واقية ممتصة تحمي المعدن من تآكل الماء والأكسجين. وفقا لمجموعاتهم القطبية يمكن تقسيمها إلى خمس فئات:

 

• السلفونات، الصيغة الكيميائية العامة هي (R—SO3) وهي إضافات لمعالجة الأسطح المعدنية. بشكل عام، يتم استخدام الفلز القلوي أو أملاح الفلز القلوي الأرضي من حمض السلفونيك البترولي، مثلسلفونات الباريوم البتروليةسلفونات بترول الصوديوم، الباريوم ثنائي نونيل نفثالين سلفونات، إلخ.
• الحمض الكربوكسيلي وصابونه، الصيغة الكيميائية العامة هي R-COOH و (R-COO)nMm. تشتمل الأحماض الكربوكسيلية المستخدمة كمثبطات للصدأ على الأحماض الدهنية من الزيوت الحيوانية والنباتية، مثل حمض دهني، وحمض الأوليك، وما إلى ذلك، والأحماض الكربوكسيلية المصنعة من الشحوم البترولية المؤكسدة، وحمض الألكينيل السكسينيك، وما إلى ذلك، وحمض النفثينيك من المنتجات البترولية. قطبية الصابون المعدني لحمض الكربوكسيل أقوى من حمض الكربوكسيل المقابل، وبالتالي فإن التأثير المضاد للصدأ أفضل، ولكن قابلية ذوبان الزيت أصغر. ويتحلل عندما يلتقي بالماء، ويكون ثباته ضعيفاً عندما ينثر في الزيت، وأحياناً يترسب خارج الزيت.
• الإسترات، الصيغة الكيميائية العامة هي RCOOR. اللانولين وشمع النحل عبارة عن مركبات إستر طبيعية، كما أنها مواد مانعة للصدأ جيدة أيضًا. تتمتع إسترات البوليولات بتأثيرات جيدة ضد الصدأ، مثل بنتا إريثريتول أحادي أوليات وأحادي أوليات السوربيتان (Span-80)، وهي عوامل جيدة مضادة للصدأ معدنية وتستخدم على نطاق واسع.
• الأمينات، الصيغة الكيميائية العامة هي R-NH2، مثل أوكتاديسيلامين. ومع ذلك، فإن التأثير المضاد للصدأ للأمينات البسيطة في الزيوت المعدنية ليس جيدًا بما فيه الكفاية، ويشيع استخدام أملاح الأمين أو المركبات الأخرى التي تتكون من الأمينات والأحماض العضوية، مثل أوكتاديسيلامين أوليات، ستيرات سيكلوهيكسيلامين، إلخ.
• تعتبر المركبات الحلقية غير المتجانسة الكبريت والنيتروجين، وهي عبارة عن حلقات حلقية غير متجانسة تحتوي على الكبريت أو تحتوي على النيتروجين ومشتقاتها معينة، أيضًا مثبطات جيدة لصدأ المعادن، مثل أملاح فوسفات إيميدازولين ألكيل، والبنزوتريازولات، وميركابتوبنزوثيازول، وما إلى ذلك. يمكن استخدام إيميدازولين للوقاية من الصدأ المعادن الحديدية وغير الحديدية.

 

مستحلب موانع الصدأ

 

هناك نوعان من عوامل مانع الصدأ المستحلبة: الأول هو تعليق جزيئات الزيت في الماء، أي مستحلب الزيت في الماء، والذي عادة ما يكون أبيض حليبي؛ والآخر هو تعليق جزيئات الماء في الزيت، أي مستحلب الماء في الزيت، والذي عادة ما يكون سائلًا شفافًا أو نصف شفاف.

لا يتمتع مانع الصدأ المستحلب بأداء مانع للصدأ فحسب، بل يتميز أيضًا بأداء التشحيم وأداء التبريد، لذلك غالبًا ما يستخدم كمبرد تشحيم لقطع المعادن. تم استخدام المستحلب الموجود في عامل مانع الصدأ المستحلب لتتم معالجته عن طريق تصبن الزيوت النباتية (مثل زيت بذور اللفت وزيت الخروع وما إلى ذلك) في الماضي. في السنوات الأخيرة، تم استخدام ثلاثي إيثانول أمين حمض الأوليك أو الزيت المسلفن أو المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية. من أجل تعزيز أداء مانع االصدأ، يمكن أيضًا إضافة كمية معينة من إضافات مانع االصدأ القابلة للذوبان في الماء، مثل نتريت الصوديوم وكربونات الصوديوم، ونتريت الصوديوم وثلاثي إيثانول أمين، عند إضافة الماء لعمل مستحلب. بالإضافة إلى ذلك، من أجل منع وإبطاء الرائحة وتدهور المستحلب، يمكن أيضًا إضافة كمية صغيرة من العوامل المضادة للفطريات، مثل الفينول، وخماسي كلوروفينول، وبنزوات الصوديوم، وما إلى ذلك.

 

موانع الصدأ في مرحلة البخار

يُعرف أيضًا باسم مانع التآكل في الطور الغازي، فهو يشكل طبقة واقية على السطح المعدني بواسطة الغاز المتطاير ببطء في درجة حرارة الغرفة لتحقيق غرض منع الصدأ. مبدأها المضاد للصدأ يشبه إلى حد كبير مبدأ كرات العثة. ويتميز بالتسامي التلقائي والمستمر في درجة حرارة الغرفة، ويتطاير إلى غاز. عندما يصل الغاز إلى التشبع، يمكنه حماية المعادن مثل الفولاذ من الصدأ. تستخدم المركبات غير العضوية مثل الأمونيا وكربونات الأمونيوم، وكذلك اليوريا، والأوروتروبين، وكربونات سيكلوهكسيلامين، لمنع صدأ الفولاذ.

 

مانعات الصدأ من نوع الشمع

 

تتم الوقاية من صدأ الغشاء الشمعي بشكل أساسي من خلال تكوين طبقة على سطح الركيزة بواسطة البارافين وحمض دهني وأملاح الأمونيوم الدهنية طويلة السلسلة. ثم مركب صابون المغنيسيوم اللانولين وزيت المذيبات المتطايرة وبعض الدهون الحمضية.

 

تطبيق وسائل الوقاية من الصدأ

 

في التطبيق الفعلي للعوامل المضادة للصدأ، غالبًا ما يتم استخدام العديد من العوامل المضادة للصدأ في صيغة مركبة لتعزيز تأثيرها المضاد للصدأ.

يمكن تطبيق عامل مانع االصدأ على: التشحيم ومانع االصدأ لقضبان التوجيه العامة، وأعمدة الدبوس، والدعامات الهيدروليكية، والمحامل، وسلاسل التعليق، وما إلى ذلك، وهو مناسب بشكل خاص للمعدات والأجزاء التي لا يمكن معالجتها بالتسخين، مثل المعدات الكبيرة، وغير ذلك - المواد المعدنية، وما إلى ذلك. كما أنها مناسبة للتزييت ومنع الصدأ للآلات التي تُركت في الهواء الطلق، والمعدات البحرية (الطائرات والسفن) التي غالبًا ما تتعرض لدخان مياه البحر، والمعدات الميكانيكية التي غالبًا ما تكون في حمض أو قلوي أو البيئات ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة.

بعض العوامل المضادة للصدأ مناسبة أيضًا للرش على سطح المعالجة وسطح الطحن لمختلف أنواع الفولاذ الكربوني وسبائك الصلب والنحاس والألمنيوم والمغنيسيوم وسبائكها والحديد الزهر والمواد غير المعدنية وما إلى ذلك، ويمكن أيضًا رشها على سطح قطع عمل المواد المعدنية التي تم سفعها بالرمل، والفوسفات، والتخميل، والأكسيد، والكبريت-النيتروجين.

 

 

لخص

 

من خلال تصنيف مبادئ العمل الأصلية وملخص مزايا وعيوب مختلف المواد الكيميائية المضادة للصدأ، يمكن ملاحظة أن هناك أنواعًا عديدة من الإضافات المضادة للصدأ ومجموعة واسعة من التطبيقات، والتي يمكن أن تلبي بشكل أساسي المواد المضادة للصدأ الحالية - متطلبات الصدأ لمختلف الصناعات. ومع ذلك، مع المتطلبات الصارمة لحماية البيئة، يولي الناس اهتمامًا كبيرًا لصحتهم. من المؤكد أن المضافات المقاومة للصدأ الصديقة للبيئة ستصبح بالتأكيد اتجاه التطوير والتقدم في الصناعة الكيميائية المضادة للصدأ.