关于磷酸盐系防锈颜料的防锈机理

关于磷酸盐系防锈颜料的防锈机理

1、磷酸锌

磷酸锌是一种重要的防锈颜料，作为涂料工业含铅、铬防锈颜料的替代品之一，从1965年沿用至今，

广泛用于油性和水性底漆作为化学防锈颜料，有助于改进和提高其防锈性能，是目前用量*大、应用

*广泛的无毒防锈颜料。

机理：

标准磷酸锌防锈颜料为正磷酸锌白色粉末，主要有二水合物型（Zn3（PO4）2?2H2O）和二水合物与四

水合物（Zn3（PO4）2?4H2O）的混合型。它的防锈机理十分复杂。正磷酸锌颜料的主要防锈机理：

[Fe(H2O)6]2+→[Fe(H2O)5(OH)]++H+

Zn3(PO4)2+H+→H3PO4+Zn2+

H3PO4+Fe→Fe(H2PO4)2+H2

Fe(H2PO4)2+H2O→FeHPO4+H3PO4+H2O

FeHPO4+H2O→Fe3(PO4)2+H3PO4+H2O

使溶解的亚铁盐和铁盐发生水解，释放出质子，再与正磷酸锌逐步反应，依次生成水溶性的一代磷酸

亚铁和二代磷酸亚铁，*终生成不溶性的三代磷酸亚铁，从而在金属底材表面发生钝化，生成Me（金

属）-Zn-P2O5这种组成复杂、致密而又具有牢固附着性的磷化膜。

a) 除磷化之外，它们还能与基料中的羧基和羟基以及腐蚀环境中的某些离子发生反应，生成络合物

，而这种络合物能与腐蚀产物发生反应，在底材表面上形成紧密附着的保护膜。

b) 正磷酸锌的防锈作用主要由于它存在结晶水，缓慢水解生成了氢氧化锌和二代磷酸锌离子，后者

通过形成由具有附着性的缓蚀作用的络合物组成的保护膜而实现阳极保护。

c) 正磷酸锌减缓了铵离子透过涂膜的扩散速度，从而起到了缓蚀作用。

2、改性磷酸锌ZPA-2

磷酸锌在缓慢水解过程中释放出磷酸根和锌离子，由磷酸根离子与铁盐结合生成致密而坚固的附着性

强的络合物保护膜，起到保护金属表面的作用，普通正磷酸锌在微酸性环境下效果显著而在中性或偏

碱性水性涂料中由于水解性差，磷酸根离子释放迟缓，同时正磷酸锌活性不够，有生效延时的现象，

导致在中性或偏碱性环境下效果不太理想，不能很好的克服闪锈问题，所以对正磷酸锌进行改性是当

前磷酸锌开发的发展方向。我公司生产的改性磷酸锌就基于上述理论，对正磷酸锌进行表面改性处理

，使多种成分在早中晚期的防锈过程中相互协同，克服了磷酸锌前期防锈延时的问题。

3、磷酸铝系列

磷酸铝系列防锈颜料的主要品种是三聚磷酸二氢铝.

特性：

a) 主要成分为三聚磷酸二氢铝（AlH2P3O10?2H2O），是一种白色非挥发性粉末，斜方晶系，相对密度

2.31，微溶于醇，长时间在空气中放置部分水解，对酸比较稳定，储存稳定性和耐候性良好；

b) 它呈弱酸性，pKa为1.5～1.6，与其它固体酸相比，酸度（按质量计）极高，单位质量含有活性基

团很多，因此用很少量就能产生有效的防锈作用；

c) 三聚磷酸铝能够放出络合能力很强的三聚磷酸根离子（P3O105-），对二价和三价铁离子有很高的

络合能力，使铁底材表面形成MxFey（PO4）z结构的致密钝化膜。

原理：

在AlH2P3O10?2H2O中有2个氢原子呈弱酸性，能与金属化合生成坚韧的钝化膜。反应步骤如下：

AlH2P3O10——Al3+2H++P3O105-

但由于酸性、水溶解度等原因，三聚磷酸铝并不适合直接作为防锈颜料使用，必须加以改性，使其具

有适宜的pH值、溶解性、分散性等，才能成为一种实际可用的活性防锈颜料。

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