CN101831659A - 一种酸洗缓蚀剂及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种酸洗缓蚀剂及应用方法，它是由咪唑啉类为主剂、明胶为辅剂、碘化钾无机盐类为增效剂、表面活性剂以及余量的去离子水组成，其组成按质量百分比为：主剂25％～50％，辅剂0.1％～20％，增效剂0.1％～10％，表面活性剂0.01％～2％，余量为去离子水。此缓蚀剂应用时其盐酸酸洗液按下述方法配制：组分为HCl按质量百分比12％～18％，FeCl₂ 83～87g/L；采用本发明的缓蚀剂5m～8ml/L，在温度为81℃±1℃状态下，以75～85n/min的速度搅拌2.8h～3.2h，模拟生产中的湍流酸液对钢带进行试验。本发明的酸洗缓蚀剂应用的环境温度可达80℃；并且在湍流状态下使用稳定性好；缓蚀率可达到95％以上。

Description

一种酸洗缓蚀剂及应用方法

技术领域

本发明属于一种化工产品，涉及一种缓蚀剂，具体是一种用于钢铁冶金行业生产碳钢产品的酸洗工艺中的酸洗缓蚀剂及应用方法。

背景技术

对于钢铁行业来说，酸洗缓蚀剂是为了有效防止钢铁产品(钢带或钢丝)过酸洗和氢脆现象发生而使用的一种化工产品。与其它行业相比，钢铁冶金行业的碳钢酸洗工艺有着极特殊的地方。一是酸洗温度高(80℃以上)；二是酸洗液处于流动状态，钢材在酸洗液中运行速度也非常快，要求1分钟之内必须完成酸洗这个流程。而在其它行业，酸洗过程通常需要15分钟以及更长的时间。随着钢铁冶金压力加工业的不断发展，传统的用硫酸酸洗工艺逐步被盐酸酸洗工艺取代，并且盐酸酸洗也由开始的深槽酸洗发展到浅槽酸洗，目前进一步发展到超浅槽酸洗和湍流酸洗，酸洗速度不断提高。这样就要求所用酸洗缓蚀剂不但要具有良好的缓蚀效果，还需要具有良好的耐高温性能和耐扰动性，即在高温、湍流环境中具有相应的稳定性。

目前，一些钢铁企业不加缓蚀剂，或者所加缓蚀剂缓蚀效率不够高，如发明专利号为CN1288076所叙述的盐酸酸洗抑雾缓蚀剂及生产方法，它是为了适应带有废酸脱硅再生系统的酰洗机组生产而开发的，其缓蚀效率仅为17％±2％，其主要成分为(5～15)烷基硫酸盐、(5～15)壬基酚聚氧乙烯醚、甲基喹啉、氧化叔胺和羧甲基纤维素。在此发明中，由于烷基硫酸盐和壬基酚聚氧乙烯醚加入比例很高，目的是在水溶液中产生丰富的泡沫，而缓蚀效果有限。而多数涉及到的碳钢酸洗缓蚀剂均为应用于静态、温度低于60℃的酸洗工艺，如发明专利号为CN101033551文献中公开的是以6-硝生产废水浓缩液为主要原料，配以乌洛托品或丙炔醇等试剂，将Q235试板浸没于温度为60℃的20％硫酸溶液中4小时(静态)，其缓蚀率为99.0％至99.5％、抑雾率为95％至99％；发明专利号为CN101245465文献中公开的是苯戊酮-O-1-亚甲基肟、4-甲氧基苯乙酮-O-1’-亚甲基肟和4-氟基苯乙酮-O-1’-亚甲基肟中的一种或其组合，在室温条件下，浸没3小时(静态)，缓蚀效率为88％至98％；发明专利号为CN101195920文献中公开的是3，4-二氯苯乙酮-O-1’-亚甲基肟、2，5-二氯苯乙酮-O-1-亚甲基肟和4-氯苯乙酮-O-1’-亚甲基肟中的一种或一种以上的组合，在室温条件下，浸没4小时(静态)，缓蚀效率为91％至98％。

总之，现有缓蚀剂主要是在静态酸洗液、温度低于60℃的条件下发挥作用；而在高温、湍流环境中所用的缓蚀剂缓蚀效率不够高，因此有待开发高缓蚀率的适用于现代钢铁冶金行业碳钢酸洗工艺中所用的酸洗缓蚀剂。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种应用于现代钢铁冶金行业碳钢酸洗工艺中的酸洗缓蚀剂及应用方法。

本发明一种酸洗缓蚀剂，它是由咪唑啉类为主剂、明胶为辅剂、碘化钾无机盐类为增效剂、表面活性剂以及余量的去离子水组成。

其具体的组分及质量百分比为：

主剂(咪唑啉类)  25％～50％；

辅剂(明胶)      0.1％～20％；

增效剂(碘化钾)  0.1％～10％；

表面活性剂      0.01％～2％；

去离子水        余量

其中主剂咪唑啉类为咪唑啉或2-氨乙基烯基咪唑啉。

咪唑啉的结构式为：

2-氨乙基烯基咪唑啉的结构式为：

式中m为5～10的整数，R₁为C₅～C₁₀的直链。

辅剂明胶的结构式为：

式中A为实验式C₁₀₀H₁₄₇O₃₇N₃₀的大分子。

表面活性剂为环氧乙烷加成数为5～20的壬基酚聚氧乙烯醚或碳链长度为5～20的烷基磺酸盐。

壬基酚聚氧乙烯醚的结构式为：C₉H₁₉-C₆H₄-O(CH₂CH₂O)_nH

式中n为5～20的整数。

烷基磺酸盐的结构式为：R₂-O-SO₃Na

式中R₂为C₅～C₂₀的直链。

本发明的技术方案是在实验室模拟钢铁冶金行业中的碳钢酸洗工艺条件进行的：

配制盐酸酸洗液，组分为，HCl(质量百分比)12％～18％，FeCl₂83g/L～87g/L；采用本发明的缓蚀剂5ml/L～8ml/L，

工艺条件：

在温度为81℃±1℃状态下，以75n/min～85n/min的速度搅拌2.8h～3.2h以模拟生产中的湍流酸液对钢带进行试验。其缓蚀率为95％～98％。

本发明的酸洗缓蚀剂同现有技术相比具有如下特点：

①应用的环境温度可达80℃；

②可以在湍流状态下使用，且稳定性好；

③在特定环境中缓蚀率可达到95％以上。

具体实施方式

本发明一种酸洗缓蚀剂，它是由咪唑啉类为主剂、明胶为辅剂、碘化钾无机盐类为增效剂、表面活性剂以及余量的去离子水组成。

其具体的组分及质量百分比为：

主剂(咪唑啉类)  25％～50％；

辅剂(明胶)      0.1％～20％；

增效剂(碘化钾)  0.1％～10％；

表面活性剂    0.01％～2％；

去离子水      余量

其中主剂咪唑啉类为咪唑啉或2-氨乙基烯基咪唑啉。

咪唑啉的结构式为：

2-氨乙基烯基咪唑啉的结构式为：

式中m为5～10的整数，R₁为C₅～C₁₀的直链。

辅剂明胶的结构式为：

式中A为实验式C₁₀₀H₁₄₇O₃₇N₃₀的大分子。

表面活性剂为环氧乙烷加成数为5～20的壬基酚聚氧乙烯醚或碳链长度为5～20的烷基磺酸盐。

壬基酚聚氧乙烯醚的结构式为：C₉H₁₉-C₆H₄-O(CH₂CH₂O)_n H

式中n为5～20的整数。

烷基磺酸盐的结构式为：R₂-O-SO₃Na

式中R₂为C₅～C₂₀的直链。

本发明是在实验室模拟钢铁冶金行业中的碳钢酸洗工艺条件进行的，配制盐酸酸洗液，组分为，HCl(质量百分比)12％～18％，FeCl₂ 83g/L～87g/L；采用本发明的缓蚀剂5ml/L～8ml/L，

工艺条件：

在温度为81℃±1℃状态下，以75n/min～85n/min的速度搅拌2.8h～3.2h，模拟生产中的湍流酸液对钢带进行试验。

实施例1：

分别用5ml去离子水溶解、稀释①咪唑啉40g、②明胶10g、③碘化钾5g，用2ml去离子水溶解、稀释④壬基酚聚氧乙烯醚1g。在搅拌状态下，将上述①、②、③液体分别加入盛有25ml去离子水的烧杯中，充分搅拌后加入④，再加去离子水至100g，搅拌均匀即得到缓蚀剂A。

配制盐酸酸洗液，其组分为，HCl(质量百分比)15％，FeCl₂ 85g/L，缓蚀剂A 5ml/L。在温度为80℃～81℃条件下，以80n/min的速度搅拌3.0h以模拟生产中的湍流酸液，考察酸洗缓蚀剂的稳定性。之后将碳钢试样放入模拟生产的湍流酸液中进行试验，其缓蚀率为97.1％。

实施例2：

分别用5ml去离子水溶解、稀释①碘化钾9.8g和②明胶20g，分别用2ml去离子水溶解、稀释③咪唑啉25g和④壬基酚聚氧乙烯醚2g。在搅拌状态下，将上述①、②、③液体分别加入盛有20ml去离子水的烧杯中，充分搅拌后加入④，再加去离子水至100g，搅拌均匀即得到缓蚀剂B。

配制盐酸酸洗液，其组分为，HCl(质量百分比)12％，FeCl₂ 83g/L，缓蚀剂B 6ml/L。在温度为81℃～82℃条件下，以75n/min的速度搅拌3.1h。之后，将碳钢试样放入模拟生产的湍流酸液中进行试验，其缓蚀率为95.2％。

实施例3：

用10ml去离子水溶解、稀释①咪唑啉50g，分别用2ml去离子水溶解、稀释②明胶0.1g、③碘化钾0.1g和④壬基酚聚氧乙烯醚0.01g。在搅拌状态下，将上述①、②、③液体分别加入盛有30ml去离子水的烧杯中，充分搅拌后加入④，再加去离子水至100g，搅拌均匀即得到缓蚀剂C。

配制盐酸酸洗液，其组分为，HCl(质量百分比)18％，FeCl₂ 87g/L，缓蚀剂C 8ml/L。在温度为80℃～81℃条件下，以85n/min的搅拌速度搅拌2.9h。将碳钢试样放入模拟生产的湍流酸液中进行试验，其缓蚀率为95.5％。

实施例4：

分别用6ml去离子水溶解、稀释①2-氨乙基烯基咪唑啉38g，②明胶9g，分别用2ml去离子水溶解、稀释③碘化钾5g，④烷基磺酸盐2g。在搅拌状态下，将上述①、②、③液体分别加入盛有25ml去离子水的烧杯中，充分搅拌后加入④，再加去离子水至100g，搅拌均匀即得到缓蚀剂D。

配制盐酸酸洗液，其组分为，HCl(质量百分比)14％，FeCl₂ 84g/L，缓蚀剂D 7ml/L。在温度为81℃～82℃条件下，以78n/min的搅拌速度条件下搅拌3.2h。将碳钢试样放入模拟生产的湍流酸液中进行试验，其缓蚀率为98.4％。

实施例5：

分别用6ml去离子水溶解、稀释①碘化钾10g、②明胶20g，分别用2ml去离子水溶解、稀释③2-氨乙基烯基咪唑啉25g、④烷基磺酸盐2g。在搅拌状态下，将上述①、②、③液体分别加入盛有20ml去离子水的烧杯中，充分搅拌后加入④，再加去离子水至100g，搅拌均匀即得到缓蚀剂E。

配制盐酸酸洗液，其组分为，HCl(质量百分比)16％，FeCl₂ 86g/L，缓蚀剂E 5ml/L。在温度为80℃～81℃条件下，以83n/min的搅拌速度搅拌2.9h。将碳钢试样放入模拟生产的湍流酸液中进行试验，其缓蚀率为96.1％。

实施例6：

用15ml去离子水溶解、稀释①2-氨乙基烯基咪唑啉50g，分别用2ml去离子水溶解、稀释②明胶0.1g、③碘化钾0.1g、④烷基磺酸盐0.01g。在搅拌状态下，将上述①、②、③液体分别加入盛有20ml去离子水的烧杯中，充分搅拌后加入④，再加去离子水至100g，搅拌均匀即得到缓蚀剂F。

配制盐酸酸洗液，其组分为，HCl 15％，FeCl₂ 84g/L，缓蚀剂F7ml/L。在温度为80℃～81℃条件下，以82n/min的搅拌速度搅拌2.8h。将碳钢试样放入模拟生产的湍流酸液中进行试验，其缓蚀率为95.3％。

Claims (5)

1.一种酸洗缓蚀剂，其特征在于，它是由咪唑啉类为主剂、明胶为辅剂、碘化钾无机盐类为增效剂、表面活性剂以及余量的去离子水组成，其组成按质量百分比为：

主剂            25％～50％

辅剂            0.1％～20％

增效剂为碘化钾  0.1％～10％

表面活性剂      0.01％～2％

去离子水        余量。

2.根据权利要求1所述的一种酸洗缓蚀剂，其特征在于，主剂咪唑啉类为咪唑啉或2-氨乙基烯基咪唑啉。

3.根据权利要求1所述的一种酸洗缓蚀剂，其特征在于，表面活性剂为环氧乙烷加成数为5～20的壬基酚聚氧乙烯醚或碳链长度为5～20的烷基磺酸盐。

4.根据权利要求1所述的一种酸洗缓蚀剂，其特征在于，辅剂明胶的结构式为：

式中A为实验式C₁₀₀H₁₄₇O₃₇N₃₀的大分子。

5.一种权利要求1所述的酸洗缓蚀剂的应用方法，其特征在于，盐酸酸洗液的配制：

组分为HCl按质量百分比，12％～18％，FeCl₂ 83g/L～87g/L；采用本发明的缓蚀剂5ml/L～8ml/L，

工艺条件：

在温度为81℃±1℃状态下，以75n/min～85n/min的速度搅拌2.8h～3.2h，模拟生产中的湍流酸液对钢带进行试验。