CN101215712A - 熔融金属抗氧化还原剂 - Google Patents

Abstract

一种熔融金属抗氧化还原剂，主要组分及重量份含量如下：51.19～91.19份壬基酚聚氧乙烯醚、5～20份环己胺氢溴酸盐、3～15份二苯胍氢溴酸盐、0.3～5份磷酸、0.5～8份植酸。其还进一步含有适量香精。本发明为油状液体，由于加有表面活性物质，在两种液体接触时，会产生亲/疏双向分子键，减小熔融金属表面张力，同时推动抗氧化还原液体自动快速扩散；本发明轻于熔融金属液体，可铺满整个流动液面而隔绝空气，有效防止氧化；而含有的活性物质和有机或无机酸可分散氧化金属浮渣内部引力，主动打散氧化金属浮渣内部结构，还原出有用金属，还原效率在95％左右，性价比很高；残余浮渣非常少，清洁便捷；便于设备的保养。

Description

熔融金属抗氧化还原剂

技术领域

本发明涉及一种抗氧化还原剂，尤其是指一种熔融金属抗氧化还原剂。

背景技术

工业生产中，常会涉及到熔融一种金属或合金，使其与另一种金属结合或附着的工艺。由于多数金属与氧接触均会氧化，如铁生锈即是氧化最常见的例子。在高温环境下，尤其是在融化状态下，金属(或合金)氧化的状况会更加剧烈，很快会形成一层氧化物，且越聚越多。而在熔融金属与其他金属附着结合的工艺过程中，熔融金属须不停的流动循环，这一方面会加剧氧化速度，另一方面意味着表层的氧化物和少量的氧气会被带到液面以下，即液体内部。那么氧化在内部同样会发生。这样氧化物将夹带良好的金属浮上液面，形成浮渣。由于浮渣不停的产生，浮出，造成浮渣累积越来越多，层层相叠，越来越厚，几小时后影响液面流动，甚至产生外溢，污染又危险。所产生的浮渣不能正常参与融合的生产过程，只能不断地打捞出来，另行处理。因打捞出浮渣后，液面高度不够，甚至生产用量不够，只能不停地添加补充新的金属原料。

为此，为尽量避免熔融金属氧化，需对熔融金属进行抗氧化处理，目前，现有抗氧化处理工艺主要有还原剂还原法、还原机处理法、充氮隔离保护法等。其中增加还原剂进行还原抗氧化的方法采用较为广泛，常用的还原剂有还原粉、还原金属及粘稠胶状还原物质等。

其中，采用还原粉进行还原的工作方式为：在熔融金属液体表面，播撒粉状物质，其不足或局限性表现如下：

A：使用形态非常不便，因为其为粉状物质，添加于高温熔融金属表面非常不易操作，对于表面面积较大的液面来讲，要想播撒均匀又要注意不要被高温烫到，须十分小心，所以使用极其不便。

B：容易飞散，从而造成浪费和污染，因为是干性粉状物质，而熔融金属液面上面一般均有通风装置，如播撒不当将产生飞散，造成浪费和污染。

C：烟雾较大，还原粉一般为酸，碱，盐类物质，与熔融金属液面接触后会与其他助剂反应，受热后烟雾较大，原有通风装置不足以将风排掉。

D：危害性较大，如以上提及，因其为酸，碱，盐类物质，对人体，设备，环境都有一定的危害，计算其作用后还原物的节约，经济价值不高。

而采用还原颗粒(金属)的作业原理为：在与熔融金属相同或相溶的金属中，加入高纯度活性物质(如还原粉)，冷却成型，制成金属颗粒(或金属段)，使用时添加与熔融金属液体。其不足之处有以下几点：

A：昂贵，从其制备形态即可知，因经过了金属熔解，加入活性物，成型等工序，材料费用和加工费用都很高。

B：使用方式不够优化，使用时，按比例投入熔融金属液体中，让金属颗粒熔化，析出还原物质，再起还原和防氧化作用。因熔化需要一个时间，活性物析出后溶于金属液体，要迅速扩散均匀，也非易事。

C：合金含量比例会发生变化，因金属颗粒合金比例与工作合金不一定完全一致，长期投放，会改变工作合金含量比例，有时这种改变会带来严重的质量后果。

D：有一定的副作用，因用量要求精确，不易控制，因生产线并非特别均衡，有些颗粒使用过量，除了可能造成浪费，还会使工作熔融合金张力变大，反而结合与附着质量下降。

采用粘稠胶状还原物质的方法为国外一些公司推出。其工作原理为，在粘稠状液体中加入活性物质，使用时倒入熔融金属液面，经充分搅拌，扩散于液体表面，形成保护膜，并持续发生还原作用。其局限性在于以下几点：

A：扩散不够迅速，须费力搅拌。

B：粘度过大，常会附着于工件，造成产品污染，难于清洗。

C：其粘性残留与熔融金属混合物，在熔融金属流动循环中，附着于设备部件，导致设备循环通道堵塞、不畅，给设备维护造成不便。

D：沉淀物，粘于设备部件，类似于树脂型坚硬物质，清理非常困难。设备保养清理非常不便，从长期看，一定会损伤设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种熔融金属抗氧化还原剂，其能非常经济方便地解决熔融金属发生氧化浮渣的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种熔融金属抗氧化还原剂，其主要组分包括：壬基酚聚氧乙烯醚、环己胺氢溴酸盐、二苯胍氢溴酸盐、磷酸、植酸。

优选地，各组分含量(wt％)如下：

壬基酚聚氧乙烯醚      51.19～91.19份

环己胺氢溴酸盐        5～20份

二苯胍氢溴酸盐        3～15份

磷酸                  0.3～5份

植酸                  0.5～8份。

优选地，其还进一步含有适量香精。

本发明的有益效果是：

A：方便使用，易于操作

本发明为油状液体，使用时倒于熔融金属液面即可，而且本发明采用张力扩散技术而加有表面活性物质，在两种液体接触时，会产生亲/疏双向分子键，减小熔融金属表面张力，同时推动抗氧化还原液体自动快速扩散，而其他现有产品则须外加机械力(搅拌)等才能铺满整个液面；所以采用本发明抗氧化还原剂只要在几个点加入即可，产品会迅速“智能”地向未覆盖区域扩散和流动，3～5秒后抗氧化还原剂即会铺满整个液面；同时，因产品为浮于熔融液体表面持续起作用，所以加入的量不要求非常精确，这样也便于作业。

B：能同时起到防氧化和主动还原作用

现有各种还原方法通常只能起到一种作用，如充氮隔离保护法只能起防止氧化作用；金属颗粒/还原粉等只能起到还原功能，而防止氧化功能没有。

而本发明为液态，轻于熔融金属液体，可铺满整个流动液面从而隔绝空气(氧气)，有效防止氧化。同时，本发明中含有活性物质和有机或无机酸，可分散金属浮渣的内部引力，主动打散结构，还原有用金属回到容器中。

C：辅助提升结合能力

使用本发明的抗氧化还原剂，一方面减少了金属浮渣，熔融金属液体流动性更顺畅；另一方面，本发明中含有的活性物质(表面活性剂)可降低液面表面张力，增加熔融金属的流动性、扩散性，从而促进熔融金属的结合或附着质量，从而使本工序所要达到的结合或附着水平大大提高，这是本发明的一大特色。这也是现有的其他几种还原剂或方法所不具备或效能达不到的。

D：成本低廉，性价比高

因本发明采用了新型价廉活性成分，而且还原效率非常高，约在95％左右，所以单位还原金属成本大大低与其他方法。经测算，可节约金属为该工段使用总量的50％，经济效益非常可观，性价比很高。

E：效果显著，持续有效

本发明采用新工艺加工而成，将其倾倒于熔融金属液面即可，原已产生的氧化物，会在本发明加入后扩散的同时还原消失，对后续产生的氧化物随时分解还原，效果可以立竿见影，并在4～5个小时持续有效。

F：清洁简便，优化工艺

本发明为油状液体，添加方便，不会飞散，同时其密度远轻于熔融金属，而会在熔融金属表面形成一个保护膜，起有效成分持续有效，不须反复添加。

同时，因氧化物被不断还原，故每天所产生的残余浮渣非常少，原来每天须清理两次，现只须每天稍事清理，两到三天(正常班)大清一次即可。而且所产生的灰渣为干爽性松散物质，残渣松散易碎，粘附在设备上的残渣只需轻轻铲除即可，或使用本公司专用清洗剂浸泡5～15分钟后清除即可。渣少，清洁次数少，自然保持了环境清洁，同时优化了操作和清洁工艺。

G：应用广泛，完全可替代目前所用的各种还原剂，以及还原机方法、充氮隔离保护法等，用于各种熔融一种金属或合金来与另一种金属结合或附着的工艺过程中，例如，可用于手工浸焊、波峰焊(有铅或无铅)等焊接工艺。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

具体实施方式

本发明提供一种熔融金属抗氧化还原剂，其主要组分及其重量份含量如下：

壬基酚聚氧乙烯醚      51.19～91.19份

环己胺氢溴酸盐        5～20份

二苯胍氢溴酸盐        3～15份

磷酸                  0.3～5份

植酸        0.5～8份

香精        适量

其中，壬基酚聚氧乙烯醚是用作乳化剂、润湿剂、分散剂、渗透剂、清洗剂、增溶剂等用途；

环己胺氢溴酸盐是有机活性剂，属于有机卤素类，减少表面张力，改变表面物化平衡条件，使焊料与被焊金属相互润湿，能还原被氧化金属，增强助焊能力；

二苯胍氢溴酸盐也是有机活性剂，属于有机卤素类，可减少表面张力，改变表面物化平衡条件，使焊料与被焊金属相互润湿，能还原被氧化金属，增强助焊能力；

磷酸是作为有机反应催化剂，耐火材料添加剂，活性碳处理剂等；

植酸作为螯合剂、抗氧化剂、金属防腐防蚀剂等；

香精则是为了在使用时产生适当的香味，以改善工作环境。

在配制时，先将环己胺氢溴酸盐和二苯胍氢溴酸盐缓慢熔化，缓缓加入壬基酚聚氧乙烯醚搅拌3～5分钟。待冷却至60℃再将磷酸、植酸缓慢地边加入边搅拌10～15分钟即可。

下面提供本发明的几个具体配方(各组份为重量份含量)。

配方一

壬基酚聚氧乙烯醚        51.19份

环己胺氢溴酸盐          20份

二苯胍氢溴酸盐          15份

磷酸                    5份

植酸                    8份

香精                    适量

配方二

壬基酚聚氧乙烯醚        65份

环己胺氢溴酸盐          15份

二苯胍氢溴酸盐          10份

磷酸                    3份

植酸                    7份

配方三

壬基酚聚氧乙烯醚        91.19份

环己胺氢溴酸盐          5份

二苯胍氢溴酸盐          3份

磷酸                    0.5份

植酸                    0.3份

香精                    0.01份

上述三个配方虽然在组分用量上有所区别，但总体上看，其使用效果差异不大。下面对本发明熔融金属抗氧化还原剂的物理、化学性能以及抗氧化还原的原理作进一步阐述。

本发明熔融金属抗氧化还原剂为浅黄色透明油状液体，比重为1.07±0.05g/cm³，具有轻微清香气味；存放于塑料瓶(容器)中，并放置于避光、阴凉处，常温(-5～40摄氏度)下可存放2年左右。其工作温度为183～300摄氏度，燃点/闪点为330度，沸点为300度。本发明还原剂无烟、无味、无污染，一般原有生产条件下的通风系统无须改造即可使用，导入极为容易。

本发明的物理形态为油状液态，有别于现有还原剂，这种油状液态有利于使用时操作，便于向液态的熔融金属中添加；同时也有利于在液态熔融金属表面快速流动扩散。使用时，只需将本发明的抗氧化还原剂直接倾倒于液面，即会自行迅速扩散，铺满整个液面。

本发明的抗氧化、还原作用原理如下：

1、隔断氧气，从而减少氧化量

当产品加入熔融金属表面后，其会迅速扩散，并铺满整个液面，形成一层保护膜，隔断熔融金属与氧气的接触，从而减少氧化量。

2、分散浮渣结构，还原出有用金属

当产品加入熔融金属液面后，产品会浸透于浮渣缝隙，产品中含有扩散/分散剂，起到扩散浮渣结构，减小其结构张力，使得浮渣迅速分散，从不规则故态迅速变成分散的稠状液态，有用金属即马上还原流回到液槽中，继续参与有效作业工艺。

3、减小熔融金属液面张力，提高结合附着质量

因本发明中的活性成分(表面活性剂)可以改变熔融金属液面张力，从而提高熔融金属的流动性和结合能力。

经使用及测算，本发明还原效率可达85％～95％，并可提高结合附着流动性20％以上，相应地可以节约30～50％/工段成本。

为了更加节约，达到更好的经济效果，实际使用中，本发明抗氧化还原剂可配合如下方法使用：

一、导流法

导流法的原理如下：熔融金属液体因不断地在循环流动，所以产生的氧化物很多。如果减少流动面积，将减少氧化量，从而还原剂也可少用。

所以，导流法的具体做法是：制作3～5个不锈钢挡片，大约深入液面以下3～5cm，将熔融金属流动的部分限定在一个较小的区域内，使大部分液面处于静止，但液面以下又可以充分循环流动，不影响整个工序原有作业方式。

二、收集法

收集法的原理如下：熔融金属液面，只有流动或扬起的部分氧化严重，如将该部分的浮渣直接在熔融金属液面收集处理的方法，可达到事半功倍的效果。

所以，收集法的要点为：根据容纳熔融金属的容器的不同，设计筛网，形状为U型，扬起的金属液体可流入该筛网内，浮渣不能通过筛孔，可收集入在内，而熔融金属可自由从筛孔流出，而容器边沿可稍高于液面1～2CM，加入还原剂，随时还原。这样浮渣不会漂到其他地方，整个液面基本没有浮渣。

配合采用这两种辅助方法。可使还原效率/效能更高，达到更好的经济效益。

Claims (3)

1.一种熔融金属抗氧化还原剂，其特征在于：其主要组分包括：壬基酚聚氧乙烯醚、环己胺氢溴酸盐、二苯胍氢溴酸盐、磷酸、植酸。

2.如权利要求1所述的熔融金属抗氧化还原剂，其特征在于：各组分重量份含量如下：

壬基酚聚氧乙烯醚    51.19～91.19份

环己胺氢溴酸盐      5～20份

二苯胍氢溴酸盐      3～15份

磷酸                0.3～5份

植酸                0.5～8份。

3.如权利要求1或2所述的熔融金属抗氧化还原剂，其特征在于：其还进一步含有适量香精。