CN102191492B - 一种铁锈转化剂 - Google Patents

Abstract

一种铁锈转化剂由前处理液与后处理液组成，前处理液由以下重量比原料制成：19-22％金属铁粉，9-11％乌洛托品，9-11％甘油，58-61％水；后处理液由以下重量比原料制成：45.5-47.5％多聚磷酸，37-40％水，2.5-3.5％碳酸锰，8-10％醋酸，4-5％单宁酸；制备方法包括以下步骤：前处理液步骤配置：按比例取水，按比例将乌洛托品放入水中，按比例加入甘油，按比例加入纯铁粉；后处理液体步骤配置：按比例加入多聚磷酸，按比例加入水，按比例加入醋酸，按比例加入碳酸锰，按比例加入单宁酸，搅拌2-3分钟。使用方法为：先在带锈钢铁表面刷上较薄的一层前处理液，1小时后再在上面喷上后处理液，放置24小时即可得到完整的铁锈转化膜，使用方便，防锈期长。

Description

一种铁锈转化剂

技术领域

本发明涉及一种除锈剂，特别是一种铁锈转化剂。

背景技术

在金属防护涂层涂覆之前，表面处理是非常重要的环节，如果能省去涂敷前的预处理工作，开发新型的带锈涂料来稳定转化已锈蚀的钢铁表面，这将会是一种经济、方便、环保的表面处理技术。1982年前苏联克罗勒尔使用铁锈转化剂主要成分为磷酸及亚铁氰化钾，制作过程如下：将亚铁氰化钾K₄(Fe(CN)₆)· 8H₂O磨碎，然后一点一点地与浓度为75-80%磷酸混合，并将混合料存放24小时。在混合料配制过程中会发生形成亚铁氰氢酸的反应。混合料涂到生锈表面上之后，氢氧化铁就与铁氰化钾、磷酸及亚铁氰氢酸起反应，产生亚铁氰化铁普鲁士蓝，除上述过程外，还在除去铁锈的表面上发生形成钝化膜的反应过程。但直接使用效果很差，一般只能用于喷砂后对局部未除尽的残锈作辅助处理。罗马尼亚专利，1000L(45%H₃PO₄)，30L(32%HCl)，42Kg(48%ZnCl₂)，30KgMnCl₂，10KgNaNO₃。该铁锈转化剂使用了一种强酸－HCl，在铁锈转化过程中，盐酸必定会对金属基体造成比较严重的破坏，同时，配方中大量存在的Cl^-会造成金属基体的点蚀；波兰专利，9%单宁酸，6%磺化苯酚树脂，4%H₃PO₄，15%乙醇，20%丙酮，1%乌洛托品，2.5%三乙醇胺，3.5%钠盐，38%水。该配方主要依靠单宁酸与磷酸对铁锈进行成膜转化，单宁酸与磷酸浓度很低，可以减少氢气的生成，避免形成的转化膜存在空洞，但是只能对少量的铁锈进行转化；2000年武汉交通科技大学研究了一种名为W-PT水溶性防锈涂料，该涂料的主要成分如下：30%磷酸，3%丹宁酸，10%有机成膜物，7%防锈颜料，10%体质颜料，30%水，10%稳定剂。该转化剂配方渗透性差，无法对里层的铁锈进行转化。目前的技术仍然存在缺陷，在实际中使用效果不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁锈转化剂。

本发明要解决的现有转化剂性能不稳定，除锈效果差。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：该铁锈转化剂由前处理液与后处理液构成，前处理液由以下重量比原料制成：19-22%金属铁粉，9-11%乌洛托品，9-11%甘油，58-61%水；后处理液由以下重量比原料制成：45.5-47.5%多聚磷酸，37-40%水，2.5-3.5%碳酸锰，8-10%醋酸，4-5%单宁酸；前处理液与后处理液的重量比为1:1；

优选为：前处理液与后处理液构成的最佳配方，前处理液由以下重量比原料制成：20%金属铁粉，10%乌洛托品，10%甘油，60%水；后处理液由以下重量比原料制成：45.5%多聚磷酸，37%水，3.5%碳酸锰，9%醋酸，5%单宁酸。

本铁锈转化剂的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ、前处理液步骤配置：

a）、按比例取水；

b）、按比例将乌洛托品放入水中，搅拌1-2分钟，使其彻底溶解；

c）、按比例加入甘油，搅拌1-2分钟；

d）、按比例加入纯铁粉，搅拌1-2分钟；

Ⅱ、后处理液体步骤配置：

a）、按比例加入多聚磷酸；

b）、按比例加入水，搅拌2-3分钟；

c）、按比例加入醋酸，搅拌1-2分钟；

d）、按比例加入碳酸锰，然后一边搅拌，一边分3-4次加入碳酸锰，这时候会放出气泡，每次加入需等到上次反应结束没气泡产生；

e）、按比例加入单宁酸，搅拌2-3分钟。

使用方法为：先在带锈钢铁表面刷上较薄的一层前处理液，1小时后再在上面喷上后处理液，放置24小时即可得到完整的铁锈转化膜。

其中多聚磷酸为主体成分，与铁锈或金属铁反应转化为磷酸亚铁或磷酸铁膜；单宁酸协同多聚磷酸与铁锈发生转化反应，提高转化速率及转化膜的致密度；醋酸作为催化剂，对铁锈有溶解作用，同时还可以与铁锈中的铁离子发生络合反应，使铁离子游离出来，便于转化剂与之发生反应；锰离子可以与磷酸发生沉淀反应，生成磷酸锰或磷酸铁锰，使转化膜更为完整；金属铁粉可以与铁锈中的三价铁反应，生成耐蚀的磁铁矿通过磁力吸附在金属基体上，同时由于铁粉比基体的金属铁活性高，多余的多聚磷酸将优先与铁粉反应，避免金属基体遭到磷酸的破坏，特别是金属表面铁锈不完整时，多聚磷酸可以与铁粉发生反应生成磷化膜；乌洛托品作为缓蚀剂，在铁锈与多聚磷酸发生转化反应过程中，可以减缓多聚磷酸对金属基体的破坏，同时剩余的乌洛托品会存在于转化膜中，持续发生缓蚀性能；甘油作为渗透剂，有助于转化剂向深层锈层渗透，使转化剂可以用于较厚锈层的转化。

转化膜缓蚀性能对比研究：

通过电化学方法分别研究了使用铁锈转化剂前后带锈电极的极化行为及交流阻抗行为。交流阻抗及极化曲线均采用经典的三电极体系在IM6e电化学工作站上完成，其中以饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，带锈碳钢电极或使用铁锈转化剂处理后的带锈碳钢电极为工作电极。动电位扫描电位区间为-200mV~+250mV2，扫描速率为0.5mV/s。

 [0010] 表为碳钢电极在3%氯化钠溶液中于不同温度下的参数表，其中Ecorr为开路电位，ba、bc分别为阳极与阴极塔菲尔斜率，Icorr为腐蚀电流密度，v为腐蚀速率，η为缓蚀率。

从对比结果得知，相比锈层情况，当有转化膜存在时电极电位普遍降低，这表明转化膜主要是抑制了电极的阴极过程，同时由于转化膜中存在的锌粉，也会导致电极电位下降。在不同温度条件下，转化膜的存在都对基体的腐蚀起到了良好的抑制作用，从阴极塔菲尔斜率bc的变化可以得知，在不同温度下电极表面有铁锈转化膜存在时bc值均大于锈层存在时的bc值，该结果进一步证实铁锈转化膜主要抑制了金属腐蚀反应的阴极过程。转化膜存在时的表观阳极塔菲尔斜率要小于锈层存在时的表观塔菲尔斜率，这是由于有锈层存在时，阳极溶解速率较高，阳极受到扩散控制，因而表观塔菲尔斜率较高，当有转化膜存在时，阳极溶解速率显著下降，阳极受电化学控制，塔菲尔斜率下降。

此表为本发明实际运用对比试验表（12个月）：

推广运用案例：

2009年10月，舟山市朱家尖跨海大桥，整体桥面扶手全部涂上，性能稳定良好。

2010年1月，舟山市连岛大桥分段钢板路面全部涂上本转化剂，至今未生锈。

使用该铁锈转化剂得到的铁锈转化膜，可以有效地抑制金属的阴极反应过程，从而抑制钢铁的腐蚀，不但效果明显而且价格便宜，完全符合现代工业的需要，并与之相兼容，它的运用可以大大提高钢铁的使用寿命。

具体实施例

实施例1

确定前处理液与后处理液组成比例，其中前处理液为：20克金属铁粉+10克乌洛托品+10克甘油+克60%水；后处理液为：45.5克多聚磷酸+37克水+3.5克碳酸锰+9克醋酸+5克单宁酸；前处理液与后处理液的重量比为1:1。

配置步骤

前处理液，配置100克，按以下步骤：

1，烧杯中自来水60克；

2，加入乌洛托品10克，搅拌1分钟；

3，加入甘油10克，搅拌1分钟；

4，加入纯铁20克，搅拌1分钟。

后处理液，配置100克，按以下步骤：

1，烧杯中加入多聚磷酸45.5克；

2，加自来水37克，搅拌3分钟，会发热；

3，加入醋酸9克，搅拌1分钟；

4，在搅拌机上一边搅拌，一边分4次加入3.5克碳酸锰，这时候会放热，放出气泡，每次加入需等到上次反应结束没气泡产生，用时3分钟最终行成半透明紫红色液体；

5，搅拌机上一边搅拌一边分次加入单宁酸共5克，用时5分钟，充分反应后形成土黄色液体。

使用方法为：先在带锈钢铁表面刷上较薄的一层前处理液，1小时后再在上面喷上后处理液，放置24小时即可得到完整的铁锈转化膜。

实施例2

确定前处理液与后处理液组成比例，其中前处理液为：21克金属铁粉，9克乌洛托品，11克甘油，59克水；后处理液为：46克多聚磷酸，38克水，3.5克碳酸锰，8克醋酸，4.5克单宁酸。

配置步骤

前处理液，配置100克，按以下步骤：

5，烧杯中自来水59克；

6，加入乌洛托品9克，搅拌1分钟；

7，加入甘油11克，搅拌1分钟；

8，加入纯铁21克，搅拌1分钟。

后处理液，配置100克，按以下步骤：

5，烧杯中加入多聚磷酸46克；

6，加自来水38克，搅拌3分钟，会发热；

7，加入醋酸8克，搅拌1分钟；

8，在搅拌机上一边搅拌，一边分4次加入3.5克碳酸锰，这时候会放热，放出气泡，每次加入需等到上次反应结束没气泡产生，用时3分钟最终行成半透明紫红色液体；

9，搅拌机上一边搅拌一边分次加入单宁酸共4.5克，用时5分钟，充分反应形成土黄色液体。

使用方法为：先在带锈钢铁表面刷上较薄的一层前处理液，1小时后再在上面喷上后处理液，放置24小时即可得到完整的铁锈转化膜。

Claims (3)

1.一种铁锈转化剂，其特征在于：由前处理液与后处理液构成，前处理液由以下重量比原料制成：19-22%金属铁粉，9-11%乌洛托品，9-11%甘油，58-61%水；后处理液由以下重量比原料制成：45.5-47.5%多聚磷酸，37-40%水，2.5-3.5%碳酸锰，8-10%醋酸，4-5%单宁酸；前处理液与后处理液的重量比为1:1。

2.根据权利要求1所述的一种铁锈转化剂，其特征在于：由前处理液与后处理液构成，前处理液由以下重量比原料制成：20%金属铁粉，10%乌洛托品，10%甘油，60%水；后处理液由以下重量比原料制成：45.5%多聚磷酸，37%水，3.5%碳酸锰，9%醋酸，5%单宁酸。 

3.一种制备权利要求1或2所述的铁锈转化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：

Ⅰ、前处理液步骤配置：

a）、按比例取水；

b）、按比例将乌洛托品放入水中，搅拌1-2分钟，使其彻底溶解；

c）、按比例加入甘油，搅拌1-2分钟；

d）、按比例加入纯铁粉，搅拌1-2分钟；

Ⅱ、后处理液步骤配置：

a）、按比例加入多聚磷酸；

b）、按比例加入水，搅拌2-3分钟；

c）、按比例加入醋酸，搅拌1-2分钟；

d）、按比例加入碳酸锰，然后一边搅拌，一边分3-4次加入碳酸锰，这时候会放出气泡，每次加入需等到上次反应结束没气泡产生；

e）、按比例加入单宁酸，搅拌2-3分钟。