CN101451244A - 用浓盐酸或浓硫酸除去钢铁器件上的铁锈的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用浓盐酸或浓硫酸除去钢铁器件上的铁锈的新方法。向盐酸或硫酸中加入尿素，或向硫酸中加入硫酸铵，用来除去钢铁上的锈。消耗的只是盐酸或硫酸，尿素或硫酸铵不消耗，但起着防止酸雾发生，减少酸对铁本身腐蚀的抑制剂作用。在酸消耗到差不多时，一次次地补充浓盐酸或浓硫酸，除锈就不断地进行。此方法无酸雾污染，酸耗少，除锈的钢铁不被损坏，操作简便。将古老的盐酸或硫酸除锈法变成最先进的新方法。若将此法除锈后的元件浸入磷酸－硫脲除锈液中，即在其表面生成一层防锈磷化膜，可使防锈剂用量减至最小，降低防锈成本。

Description

用浓盐酸或浓硫酸除去钢铁器件上的铁锈的新方法

盐酸或硫酸是工业上传统的钢铁除锈剂。价格便宜，供应充足。但有以下缺点：

1、盐酸或硫酸在除锈时，会与钢材本身作用产生大量氢气泡，将酸带入空中形成酸雾，严重地污染空气；

2、盐酸或硫酸腐蚀金属表面使其粗糙，使进一步加工增加困难；

3、前两项缺点使酸消耗增多，除锈成本增高。

本发明为彻底地防止以上缺点的发生，提供了用浓盐酸或浓硫酸除去钢铁器件上的铁锈的新方法。

一、与本发明有关的参考文献

近代技术上为铁除锈与防锈提出了许多方法。与本发明有关的方法如：用磷酸尿除锈，见东德专利：Ger(East)D、D、152，940。用磷酸尿、盐酸尿与硫酸的混合溶液除锈，如波兰专利P、L、PL、171，175。这些专利技术是对钢铁器件除锈与磷化同时进行。

单用盐酸尿或硫酸尿来除锈，未见诸报道。而向浓盐酸中加入尿素；或浓硫酸中加入尿素或硫酸铵，制成除锈液，然后不断补充浓盐酸或浓硫酸来除去钢铁上的锈，并防止形成酸雾，防止器件被腐蚀，减少盐酸或硫酸的消耗，则从未见诸文献。

二、本发明的基本原理

本发明向浓盐酸，或浓硫酸中加入尿素，或向浓硫酸中加入硫酸铵，来除钢铁器件上的锈，其合成反应分别为：

       (1)

            (2)

          (3)

除锈反应分别为：

6(NH₂)₂CO·HCL+Fe₂O₃→6(NH₂)₂CO+2Fe₂(SO₄)₃+3H₂O        (4)

3(NH₂)₂2CO·H₂SO₄+Fe₂O₃→Fe₂(SO₄)₃+3H₂O+3(NH₂)₂CO       (5)

6NH₄HSO₄+Fe₂O₃→Fe₂(SO₄)₃+3(NH₄)₂SO₄+3H₂O               (6)

从以上反应(1)、(4)来看，在合成除锈剂时加入的尿素，在除锈时又从(NH₂)₂CO·HCL中游离出来，而除锈消耗的只是浓盐酸。同样从反应(2)、(5)来看，除锈消耗的只是硫酸，尿素被游离。从(3)、(6)可看出除锈消耗的也只是硫酸，而硫酸铵并不消耗。由此可见，用盐酸尿、硫酸尿、硫酸-硫酸铵组合这三种除锈方法，实际上是用盐酸或硫酸除锈法。因为除锈时，当配制成的除锈液中的复合型除锈剂按反应式(4)、(5)、(6)消耗到差不多时，只须补充加入浓盐酸或浓硫酸，它们就会与游离出的尿素或硫酸铵按反应式(1)、(2)、(3)结合成复合型除锈剂，除锈反应就继续加快进行。所以在整个除锈过程中分阶段地补充浓盐酸或硫酸，而最初加入的尿素或硫酸铵将永远保留下来，交替地以游离或复合态存在。由于尿素或硫酸铵的存在，使除锈溶液中在补充浓酸后，绝大部分仍以复合物或酸式盐形式出现，而游离酸的浓度在任何时刻都保持很低，而只能由反应式(1)、(2)、(3)向右移动来补充。低浓度强酸会优先与铁锈反应，而不腐蚀铁本身。

即：Fe+2HCl→H₂+2FeCL₂

Fe+H₂SO₄→H₂+FeSO₄

将很少发生。这样钢材不被腐蚀，氢气不发生，不产生气泡，就阻止了酸雾形成，减少了盐酸或硫酸的消耗。

我们强调一个“浓”字，因为按反应机理，用浓酸并不加大游离酸的浓度。而补充浓酸使除锈液的总体积膨胀不会太快、太大，浓度不会降低太稀，而无法继续使用，使尿素和硫酸铵充分发挥其作用。

在补充浓酸时，可随时用PH试纸测除锈液的PH。当PH升至1.0-2.0时，即补充浓酸。

用此新方法时，为了增加效果须加入一些非离子型表面活性剂及抗蚀剂。本发明所用的非离子型表面活性剂为椰油、酸烷基酰胺；抗蚀剂为苯并三(氮)唑。若要求不再长锈时，可立即泡入磷酸——硫尿防锈液中，即形成防锈磷化膜。用此新方法先除锈，再上保护膜，比除锈与成膜同时进行消耗的价值昂贵的防锈液可减少至最小程度。最适用于涂漆与喷漆前钢铁器材表面上的除锈与防锈。

因为尿素、硫酸铵、盐酸、硫酸均无毒，除锈废液排放后，可改良土壤。本发明无二次污染问题。

三、本发明的实施步骤

方法一、用向盐酸中加入尿素制成除锈液，然后再不断补充浓盐酸来除锈

a、向除锈池中放入4-8N的盐酸；

b、向此4-8N的盐酸中加入与HCL等当量的尿素；

c、再加入0.1％的非离子型表面活性剂，必要时加少量抗蚀剂；

d、除锈开始将带锈件浸入池中除锈；

e、当除锈的速度变慢，除锈液的PH从0.5上升到2.0时，补充加入最浓的盐酸，加入的酸量为a步用于配制4-8N盐酸所用浓盐酸总量的1/3-1/2；

f、除锈继续进行；

g、重复e-f的操作过程，一次又一次地补充浓盐酸，不断地进行除锈；

h、当从e-f的操作重复多少次后，除锈池中的溶液体积变得太大，浓度变得太稀、并且太脏时，将其就地排放；

i、继续开始a-i的除锈步骤。

方法二、向硫酸中加入尿素配成除锈液，然后不断补充98％左右的浓硫酸，用于除去铁锈

a、将98％的浓硫酸与尿素按等克分子比混合制成固体的硫酸尿；

b、用此制出的硫酸尿溶于水中，配制成2-6N硫酸尿除锈液；

c、加入0.1％的非离子型表面活性剂；

d、除锈开始，并不断进行；

e、当除锈液的PH值由0.5上升到1.0-2.0时，补充加入98％的浓硫酸。补充的酸量为1步制硫酸尿时所用98％浓硫酸的1/3-1/2；

f、除锈继续进行；

g、重复e-f步骤，一次又一次补充浓硫酸，并不断除锈；

h、当除锈池中溶液的体积变得太大，浓度变得太稀，太脏时，将其就地排放；

i、重新开始a-h的步骤。

方法三、用硫酸与硫酸胺组合成除锈液，然后不断补充浓硫酸来除去铁锈的方法

a、取等克分子的98％硫酸与硫酸铵，将硫酸铵慢慢加入硫酸中搅拌，制出固体的NH4HSO4；

b、将制出的硫酸氢铵配成2-6N的水溶液；

c、加入0.1％的非离子型表面活性剂；

d、除锈开始，并不断进行；

e、当除锈速度减慢，除锈液的PH由0.5上升到1.0-2.0时，补充加入98％的浓硫酸。加入的量为a步制硫酸氢铵所用98％硫酸总量的1/3-1/2；

f、除锈继续进行；

g、重复e-f的步骤多少次后，当溶液的体积变得太大，浓度变得太稀，并太脏时，就地排放；

h、重新开始a-g的步骤。

四、本发明的优点

以上三种方法的优点在于：

a、除铁锈时消耗的只是浓盐酸或浓硫酸，尿素或硫酸铵并不消耗；

b、除铁锈时，除锈液不腐蚀铁，只除铁锈；

c、因为除锈液不与钢铁本身作用，所以不产生氢气泡。不会将酸带入空气中造成酸雾，污染环境；

d、因为钢铁本身不被腐蚀，所以除锈后器件表面光洁，有利于进一步加工。如电镀、喷漆等；

e、因为不与铁作用，并且无酸雾产生，所以除锈时酸耗大大降低；

f、因为尿素、硫酸铵市场上均易购得，所以本方法原料供应方便；

g、尿素、硫酸铵、硫酸氢铵均无毒，所以没有二次污染问题。

所以本方法所提供的三种除去钢铁器件上的铁锈的方法是：效果好、无污染、成本低、操作简便的先进方法。

五、以下是本新方法的实施例

实施例一

取尿素60克加入12N的盐酸75ml，用水稀释到250至300ml。再加入适量的非离子型表面活性剂及抗蚀剂。混合均匀后，室温下放入带锈钢铁片，无气泡产生，无刺激味。搅拌1-2分钟，薄锈除尽。半小时，厚锈除尽。洗后，干燥，表面光滑，呈灰白色。

向此溶液中加入25g铁锈(Fe₂O₃)，搅拌一小时后，Fe₂O₃仍有残余。此时放入带锈铁片，薄锈20分钟也除不尽。向此溶液中补加12N盐酸30ml，残锈完全除尽。铁片上薄锈在2分钟内完全除尽。除锈时无气泡发生。

实施例二

步骤与实施例一完全相同，改用尿素90克，浓盐酸(12N的)125ml，1-2分钟，薄锈铁片呈光洁表面，约20分钟，铁管上厚锈除尽，无气泡与酸雾产生。

实施例三

比重1.84的浓硫酸100克，加入尿素60克，搅匀，即成白色固体的尿素硫酸加合物。冷却后加水溶解制成1000ml溶液，加入表面活性剂及抗蚀剂。加入带锈件，如实施例一，1-2分钟，薄锈除尽过程中无气泡、酸雾产生。

取此除锈液500ml，加入Fe₂O₃25g，搅拌一小时后仍有Fe₂O₃残余。补充加入98％浓硫酸40g，残留FeO完全溶解。1-2分钟内将投入的带薄锈铁片上的锈完全除尽，无气泡发生。

实施例四

实施步骤同实验三

用硫酸铵126克，慢慢撒入比重1.84的浓硫酸100g中，冷却后加水制成1000ml溶液，加入表面活性剂及抗蚀剂，再加入带锈片。如实施例三，薄锈1-2分钟，厚锈约半小时除尽。除锈过程中不产生气泡，酸雾。

实施例五

取实施例四所用的硫酸氢铵除锈液500ml，加入Fe₂O₃13g，搅拌，半小时后尚有Fe₂O₃残余。补充加98％浓硫酸30g，搅拌，投入薄锈铁片后，无气泡产生，无刺激味。1-2分钟后锈完全除尽。

实施例六

85％的磷酸320g，硫尿80克。混合稀释到1200-1400ml，加入0.1％的表面活性剂及少量抗蚀剂，将用实施例一、二、三、四、五中除过锈的钢片投入其中搅拌。室温下半小时或摄氏80度，2分钟取出干燥；各钢铁片上均生成一层防锈膜。将其放在潮湿空气之中，两个月不生锈；一般气候条件下一年不生锈；水中浸泡200小时，不生锈；5％盐水中浸泡90小时不生锈。

实施例七

取固体硫酸氢铵115克，溶于500ml水中，加少量非离子表面活性剂及抗蚀剂；室温下，投入带薄锈铁片，搅拌1-2分钟，锈除尽。投入带厚锈铁片，搅拌一小时，锈除尽。加入Fe₂O₃25g，搅拌半小时后再投入带锈铁片，20分钟锈除不尽。加入98％硫酸20ml，搅拌均匀，1-2分钟后薄锈除尽；半小时后厚锈除尽。无气泡发生，无刺激味。

Claims (4)

1. 对所发明的用浓硫酸或浓盐酸除钢铁材料上的铁锈的新方法，请求以下条款所包括的技术专利权。

   1、用浓盐酸除铁锈的全部技术，其重点为：

   (1)、所用于除锈的盐酸浓度为4-8N；

   (2)、4-8N的除锈用盐酸中，加入与HCL等当量的尿素；

   (3)、除锈进行中，若除锈液的PH升到1.0-2.0时，补充加入浓盐酸。补充的浓盐酸的浓度能够采用到的最浓的盐酸。每次补充浓盐酸的量最好为配制除锈液时用量的1/3-1/2。其中不含尿素；

   (4)、在含尿素的4-8N的盐酸中，因使用时间太长，总体积变得太大与太脏时，将其排放，换上所配制的新的4-8N的盐酸除锈液；

   (5)、4-8N的盐酸除锈液中加入少量非离子型表面活性剂及抗蚀剂的技术。
2. 2、用浓硫酸除钢铁材料上的铁锈的全部新技术，其重点在于：

   (1)、正在用于除锈的硫酸浓度为2-6N；

   (2)、2-6N的硫酸除锈液中始终含有与H₂SO₄等当量的尿素或硫酸铵；

   (3)、除锈进行中，若除锈液的PH上升到1.0-2.0时，即补加98％左右的浓硫酸。每次补充的量是开始配制2-6N硫酸除锈液时用量的1/3-1/2。补充用的浓硫酸中不含尿素或硫酸铵；

   (4)、当不断补充浓硫酸及不断除锈，使2-6N硫酸除锈液的总体积变得太大及很脏时，将其排放；

   (5)、向2-6N硫酸除锈液中加入少量非离子型表面活性剂及抗蚀剂的技术。
3. 3、如实施例六所提供的先用上述三种新的除锈法，将钢铁表面的锈除尽后，再用磷酸—硫尿混合液浸泡，以防止除锈后的钢材再生锈的技术。
4. 4、实施例七所提供的，首先用固体硫酸氢铵配制除锈液，开始除锈。然后再阶段性地一次又一次地补充浓硫酸，以继续除锈的技术，及与此有关的技术。

   以上共四大条十二款。