CN100339510C - 不锈钢清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不锈钢的清洗剂，具体地说，按重量百分比包括以下组分：硝酸1～50%、盐酸5～50%、过硫酸铵0.5～8%、水溶性氯化物0～20%、催化剂0.5～20%、缓蚀剂0.1～5%、其余为水。本发明清洗剂中加入了癸二酸三乙醇酰胺、吐温及三聚磷酸钠的复合物作为缓蚀剂，能有效防止盐硝混酸对不锈钢基体的腐蚀；且不含有氟或者能够生成氟的化合物；而且本发明的清洗剂可以制成溶液或膏状形式，在室温条件下清洗不锈钢氧化皮，操作简单、方便并节约能源。
Description
技术领域
本发明属于机械、冶金中的酸洗技术，具体地涉及一种不锈钢的清洗剂。
背景技术
众所周知，不论不锈钢的管材还是板材，在热处理、热轧、焊接等加工时，它的表面都会生成氧化皮，既不美观也有碍下一道工序，因此需要将其除去。
长久以来，国内外普遍采用化学法清除不锈钢表面的氧化皮，所使用的清洗剂基本都是采用氢氟酸、硝酸，如中国专利CN89103222.3、CN93108942.5、CN93111022.X。氢氟酸不仅剧毒，而且容易挥发，给操作者的身体健康造成影响，同时也对环境造成破坏和污染。
现在国内外一直在寻找替代氢氟酸的不锈钢表面氧化皮清洗剂，并且已有所报道，如德国专利DE3006777A1、日本专利JP5873777。从相应的说明书我们了解到DE3006777A1用碱金属六氟铝酸盐作为载体加上硝酸配成酸洗膏，这种组成同样会生成氢氟酸；JP5873777仅仅在使用硝酸和氢氟酸的洗液中预先加入过氧化氢或高锰酸盐与产生的氮氧化物反应以防止氮氧化物逸出。上述专利所述的产品，除仍含氢氟酸外，还发现它们对不锈钢氧化皮的清洗效果差，只能清洗表面轻微的氧化皮层，且速度缓慢，还必需对洗液加热升温。另外也有采用混酸对不锈钢氧化皮进行清洗的技术，混酸清洗剂酸洗速度快。如中国专利CN03141908.9中使用硝酸、磷酸、过氧化氢等，但只能清洗0.5mm以下的氧化皮。中国专利(公开号1090339A)公开的“多功能不锈钢酸洗剂”中采用盐酸、硝酸、硫酸三种混酸及LK型缓蚀剂组合配制的酸洗液存在缓释率小于60％，需要加热至50～75℃使用，并且只能清洗较薄的氧化皮等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不含氟，且能在常温下清除不锈钢氧化皮的清洗剂。
解决其技术问题所采用的技术方案是：
不锈钢清洗剂由含有下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸1～50％、盐酸5～50％、过硫酸铵0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化剂0.5～20％、缓蚀剂0.1～5％。其中，所述硝酸的重量百分比是以普通工业硝酸(65％)计、盐酸的重量百分比是以普通工业盐酸(34％)计得到的数据。
所述清洗剂可以制成清洗液，它是由下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸1～50％、盐酸5～50％、过硫酸铵0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化剂0.5～20％、缓蚀剂0.1～5％，其余为水。
优选的方案是：它是由下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸3～8％、盐酸10～13％、过硫酸铵1～4％、水溶性氯化物5～8％、催化剂6～10％、缓蚀剂0.5～1％，其余为水。
所述的清洗剂可以制成膏状清洗剂，它由下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸3～30％、盐酸5～20％、过硫酸铵0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化剂0.5～20％、缓蚀剂0.1～5％，其余为酸性白泥和水，酸性白泥的量以清洗剂调为膏状为宜。
其中，所述的催化剂按清洗剂重量百分比计，由以下重量百分比的组分组成：丁炔二醇0～10％和乙二胺四乙酸二钠0.5～10％。所述的缓蚀剂按缓蚀剂总重量计，由以下百分比的组分组成：癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％、三聚磷酸钠2～12％。所述水溶性氯化物为氯化铁、氯化钠、氯化锌中的任意一种或几种的组合物。
本发明提供的制备液态不锈钢清洗剂的方法，包括如下步骤：
a、按照所需原料配比称取原料，按缓蚀剂总重量计，以癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％、三聚磷酸钠2～12％的重量百分比配制缓蚀剂；
b、在水中加入过硫酸铵、水溶性氯化物、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二钠、缓蚀剂，同时进行搅拌使其溶解；
c、加入硝酸、盐酸，搅拌混合均匀后即得清洗液。
本发明提供的制备膏状不锈钢清洗剂的方法，包括如下步骤：
a、按照所需原料配比称取原料，按缓蚀剂总重量计，以癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％、三聚磷酸钠2～12％的重量百分比配制缓蚀剂；
b、在酸性白泥中加入过硫酸铵、氯化铁、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二钠、缓蚀剂，然后加入硝酸、盐酸，搅拌使其充分混合均匀；
c、补加水将清洗剂调为膏状。
在本发明的清洗剂中加入了癸二酸三乙醇酰胺、吐温及三聚磷酸钠的复合物作为缓蚀剂，能有效防止混酸对不锈钢基体的腐蚀；且不含有氟或者能够生成氟的化合物，不会对人体造成氟骨病一类的氟中毒，也不会造成环境污染；而且本发明的清洗剂可以制成溶液或膏状形式，在室温条件下清洗不锈钢氧化皮，操作简单、方便，清洗速度快并节约能源。
具体实施方式
本发明的不锈钢清洗剂按重量百分比包括以下组分：硝酸1～50％、盐酸5～50％、过硫酸铵0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化剂0.5～20％、缓蚀剂0.1～5％、其余为水。
用盐酸、硝酸的混合酸取代现有清洗剂中的氢氟酸等，同不锈钢中的铁及氧化物反应，生成的盐及氢气使氧化皮溶解或成为碎屑与钢材基层相离。配方中的过硫酸铵中的过硫酸根作为氧化剂，以使清洗剂氧化不锈钢氧化皮中的Cr3+、Ni2+、Fe2+及其氧化物成为高价态离子及其化合物，而氨根离子对高价铁、镍、铬离子具有强烈的络和作用。
催化剂对酸化反应起到催化作用，包括按清洗剂重量百分比计的丁炔二醇0～10％、乙二胺四乙酸二钠0.5～10％。盐硝混酸借助催化剂的作用，把盐酸中的氯转化成氯原子，氯原子又可以结合成氯分子。其中初生态的氯原子具有很高的活性，对不锈钢的氧化皮具有强烈的攻击型，使附着在基体表面的氧化层被破坏，酸中的氢和基体中的铁等立即反应放出氢气，气体的剥离作用使氧化皮与基体相分离，从而实现清洗的目的。
配方中的水溶性氯化物包括氯化铁、氯化钠、氯化锌等，既提供足够数量的氯离子，同时氯化铁还能保持一定数量的高价铁离子对酸化反应起到催化作用。
缓蚀剂采用癸二酸三乙醇酰胺、吐温及三聚磷酸钠形成的组合物。缓蚀剂各组分的重量百分比为：癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％、三聚磷酸钠2～12％。它们既能减缓对钢铁的腐蚀又是一种表面活性剂，有利于清洗剂对氧化皮的渗透作用，加快对氧化皮的溶解。现有技术中普遍采用六次甲基四胺、若丁、三氧化二砷等作为缓蚀剂，对一般碳素钢及Cr13马氏体不锈钢有较好的缓蚀作用，但对1Cr18Ni9Ti1的不锈钢的缓蚀性能较差而且对点蚀几乎不发生抑制作用。下面将已有的缓蚀剂与本发明的缓蚀剂在10％的盐硝混酸中对1Cr18Ni9Ti1的缓蚀性能进行比较：
| 缓蚀剂 | 实测失重(g/m2h) | 缓蚀率(％) | 处理时间 | 试片表面状态 |
| /六次甲基四胺六次甲基四胺+硫脲若丁若丁+三氧化二砷CN 1090339A本发明 | 59.721.419.517.915.425.55.2 | 064.7567.3370.0274.2057.391.3 | 30303030303030 | 局部粗糙、灰色局部点蚀暗灰色淡暗灰色淡暗灰色淡暗灰色淡暗灰色金属外观的亮白色 |
中国专利公开号1090339A公开的“多功能不锈钢酸洗剂”中采用盐酸、硝酸、硫酸三种混酸及LK型缓蚀剂组合，但存在缓释率小于60％，需要加热至50～75℃使用，并且只能清洗较薄的氧化皮。混酸清洗剂还存在对基体金属有一定的溶解的缺陷，因而易发生过腐蚀。
实施例一：
在1000Kg水中依次加入过硫酸铵15Kg、氯化铁120Kg、丁炔二醇180Kg、乙二胺四乙酸二钠16Kg、缓蚀剂22Kg，边加边搅拌，使其充分溶解；然后加入65％w/w的硝酸500Kg、34％的盐酸400Kg，搅拌使其混合均匀后即得所需清洗液。其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺13.2Kg、吐温6.6Kg、三聚磷酸钠2.2K。
其中所使用的硝酸和盐酸也可以是：65～70％w/w的工业硝酸、30～34％w/w的工业盐酸，计算其重量百分比以65％w/w的硝酸，34％的盐酸计算。本实施例使用的原料：纯度≥98％w/w的过硫酸铵、纯度≥98％w/w的乙二胺四乙酸二钠、纯度≥98％w/w的丁炔二醇含量、纯度≥90％w/w的癸二酸三乙醇酰胺、纯度≥98％w/w的吐温、纯度≥98％w/w的三聚磷酸钠。
将800Kg表面焊缝有较多氧化层、己脱脂处理过的1Cr18Ni9Ti1不锈钢管置于清洗液中浸泡3～5分钟，取出在清水池中冲洗以除去管壁上残留的清洗液，焊缝及周围的氧化层即被清除殆尽，钢管全部呈现亮白色的不锈钢光泽。每吨清洗液可以清洗15吨以上的不锈钢管，而且以后的清洗液无须因铁的沉淀而丢弃，只需加入达到上述浓度的酸、过硫酸铵即可重新使用。
实施例二：
在4000Kg水中依次加入过硫酸铵200Kg、氯化锌550Kg、丁炔二醇500Kg、乙二胺四乙酸二钠400Kg、缓蚀剂50Kg，加入同时进行搅拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸600Kg、34％w/w的盐酸1000Kg，搅拌待混合均匀后，即得所需清洗液。其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺35.5Kg、吐温10.5Kg、三聚磷酸钠4Kg。
将4000Kg表面焊缝有较多氧化层、已脱脂处理过的1Cr18Ni9Ti1不锈钢管置于清洗液中浸泡2～5分钟，取出在清水池中冲洗以除去管壁上残留的清洗液，焊缝及周围的氧化层即被清除殆尽，钢管全部呈现亮白色的不锈钢光泽。每吨清洗液可以清洗20吨以上的不锈钢管，而且以后的清洗液无须因铁的沉淀而丢弃，只需加入适量的酸、过硫酸铵即可重新使用。
实施例三：
在2700Kg的水中依次加入过硫酸铵160Kg、氯化铁220Kg、丁炔二醇218Kg、乙二胺四乙酸二钠160Kg、缓蚀剂22Kg，加入的同时进行搅拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸120Kg、34％w/w盐酸400Kg，搅拌混合均匀后即得清洗液。其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺17.6Kg、吐温3.3Kg、三聚磷酸钠1.1Kg。
将3000Kg表面有厚度2mm的氧化层、已脱脂处理过的3Cr13不锈钢板置于清洗液中浸泡6分钟，取出在清水池中冲洗以除去板上残留的清洗液，氧化皮即被清除殆尽，整块不绣钢板呈现亮白色的不锈钢光泽。
实施例四：
在2000Kg水中依次加入过硫酸铵60Kg、乙二胺四乙酸二钠290Kg、缓蚀剂45Kg，加入的同时进行搅拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸1000Kg、34％的盐酸800Kg，搅拌使其混合均匀后即得所需清洗液。其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺35Kg、吐温7.5Kg、三聚磷酸钠2.5K。
将1600Kg表面焊缝有较多氧化层、已脱脂处理过的1Cr18Ni9Ti1不锈钢管置于清洗液中浸泡3～5分钟，取出在清水池中冲洗以除去管壁上残留的清洗液，焊缝及周围的氧化层即被清除殆尽，钢管全部呈现亮白色的不锈钢光泽。
实施例五：
在1960Kg的水中依次加入过硫酸铵90Kg、氯化铁190Kg、氯化钠120Kg、丁炔二醇150Kg、乙二胺四乙酸二钠170Kg、缓蚀剂22Kg，加入的同时进行搅拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸500Kg、34％w/w盐酸700Kg，搅拌混合均匀后即得清洗液。其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺13.2Kg、吐温6.4Kg、三聚磷酸钠2.4Kg。
将3000Kg表面有2mm厚度的氧化层、已脱脂处理过的3Cr13不锈钢板置于清洗液中浸泡6分钟，取出在清水池中冲洗以除去板上残留的清洗液，氧化皮即被清除殆尽，整块不绣钢板呈现亮白色的不锈钢光泽。
实施例六：
在200Kg酸性白泥中依次加入过硫酸铵4Kg、氯化铁12Kg、氯化锌3Kg、丁炔二醇15Kg、乙二胺四乙酸二钠10Kg、缓蚀剂2Kg，然后加入65％的硝酸39Kg、34％盐酸80Kg，搅拌使其充分混合，待均匀后补加40Kg水即得膏状清洗剂。其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺1.3Kg、吐温0.56Kg、三聚磷酸钠0.14Kg。
将膏状清洗剂涂于表面有氧化层、已脱脂处理过的1Cr18Ni9Ti1不锈钢管上，使其反应3～10分钟，取出在清水池中冲洗以除去管壁上残留的清洗液，焊缝及周围的氧化层即被清除殆尽，钢管全部呈现亮白色的不锈钢光泽。
实施例七：
方法同实施例六，各原料配比如下：
氯化铁8Kg 氯化锌4Kg
过硫酸铵30Kg 丁炔二醇10Kg
乙二胺四乙酸二钠8Kg 缓蚀剂5Kg
65％的硝酸150Kg 34％盐酸100Kg
酸性白泥374Kg 水100Kg
其中缓蚀剂配比为：癸二酸三乙醇酰胺4Kg、吐温0.5Kg、三聚磷酸钠0.5Kg。
将膏状清洗剂涂于表面有氧化层、已脱脂处理过的1Cr18Ni9Ti1不锈钢管上，使其反应4-5分钟，取出在清水池中冲洗以除去管壁上残留的清洗液，焊缝及周围的氧化层即被清除殆尽，钢管全部呈现亮白色的不锈钢光泽。
总之，在本发明的清洗剂能有效防止盐硝混酸对不锈钢基体的腐蚀，且不含有氟或者能够生成氟的化合物，制成溶液或膏状形式，在室温条件下清洗不锈钢氧化皮，操作简单、方便，清洗速度快并节约能源。
Claims (7)
1、不锈钢清洗剂，其特征在于：它是由含有下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸 1～50％ 盐酸 5～50％
过硫酸铵 0.5～8％ 水溶性氯化物 0～20％
催化剂 0.5～20％ 缓蚀剂 0.1～5％；
其中，所述的催化剂按清洗剂重量百分比计，由以下重量百分比的组分组成：丁炔二醇0～10％和乙二胺四乙酸二钠0.5～10％；所述缓蚀剂为按缓蚀剂总重量计，由以下重量百分比的组分组成：癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％和三聚磷酸钠2～12％。
2、如权利要求1所述的不锈钢清洗剂，其特征在于：它是由下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸 1～50％ 盐酸 5～50％
过硫酸铵 0.5～8％ 水溶性氯化物 0～20％
催化剂 0.5～20％ 缓蚀剂 0.1～5％，其余为水。
3、如权利要求2所述的不锈钢清洗剂，其特征在于：它是由下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸 3～8％ 盐酸 10～13％
过硫酸铵 1～4％ 水溶性氯化物 5～8％
催化剂 6～10％ 缓蚀剂 0.5～1％，其余为水。
4、如权利要求1所述的不锈钢清洗剂，其特征在于：所述的清洗剂为膏状清洗剂，由下列重量百分比的原料制备而成：
硝酸 3～30％ 盐酸 5～20％
过硫酸铵 0.5～8％ 水溶性氯化物 0～20％
催化剂 0.5～20％ 缓蚀剂 0.1～5％
其余为酸性白泥和水。
5、如权利要求1～4任一项所述的不锈钢清洗剂，其特征在于：水溶性氯化物为氯化铁、氯化钠、氯化锌中的任意一种或几种的组合物。
6、制备权利要求2或3所述的不锈钢清洗剂的方法，包括如下步骤：
a、按照所需原料配比称取原料，按缓蚀剂总重量计，以癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％、三聚磷酸钠2～12％的重量百分比配制缓蚀剂；
b、在水中加入过硫酸铵、水溶性氯化物、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二钠、缓蚀剂，同时进行搅拌使其溶解；
c、加入硝酸、盐酸，搅拌混合均匀后即得清洗液。
7、制备权利要求4所述的膏状不锈钢清洗剂的方法，包括如下步骤：
a、按照所需原料配比称取原料，按缓蚀剂总重量计，以癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐温8～30％、三聚磷酸钠2～12％的重量百分比配制缓蚀剂；
b、在酸性白泥中加入过硫酸铵、氯化铁、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二钠、缓蚀剂，然后加入硝酸、盐酸，搅拌使其充分混合均匀；
c、补加水将清洗剂调为膏状。
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