CN102534633B - 水基金属清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水基金属清洗剂，涉及金属涂装、电镀、热浸镀等工艺的前处理技术，尤其涉及碳钢前处理表面洗净技术，本发明提供的水基金属清洗剂，其包括工业盐酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L或酒石酸1-5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 1-2.2g/L或十二烷基硫酸钠SDS 1.5-2g/L、0.6-1.6g/L的平平加0-15、2-2.3g/L脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9。本清洗剂能够在无需加热的常温情况下，快速有效的同步完成金属前处理表面除油，除锈两道工序，还能有效的抑制酸雾挥发，延长设备的使用寿命、改善劳动工人的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及金属磷化、涂装、电镀和热浸镀等工艺的前处理技术领域，提供一种高效节能环保的水基金属清洗剂，尤其属于碳钢前处理表面清洗技术领域。
背景技术
由于金属表面前处理的质量直接影响涂装或涂镀材料与金属基体材料的结合力和其涂层的完整性，所以，我们对金属表面前处理工艺技术要求十分严格。经过涂装或涂镀前处理的金属表面应达到下述要求：1)表面无油污；2)无多余残留异物；3)无锈迹和氧化皮膜；4)表面达到一定的粗糙程度；5)表面干燥、无水分，无灰尘；6)显露金属基体并呈现活化状态。
目前，国内外金属前处理技术通常采用碱性除油，其中包括化学碱洗除油和电解碱洗除油，而后用弱酸溶液对碱性残液进行中和处理，之后对金属结构件进行清水漂洗，最后把金属结构件放入酸洗池中进行酸洗除锈。而在酸洗过程中，由于酸洗液的强挥发性，即使生产环境开窗通风，并使用强排风装置，也是效果甚微，其挥发出的大量酸雾，严重影响了车间其它设备的使用寿命，使设备维护的费用不断增加，同时又对操作工人的健康构成了严重的威胁。
随着金属前处理技术的不断发展，最近几年也先后出现了能够除油除锈同步完成的水基金属表面清洗剂，如CN101440495A、CN101492823A、CN101165210A、CN1055961A等都公开了一种酸性的水基金属清洗剂，能够在同一溶液中除油、除锈同步进行，但是由于配方和各成分含量比重的缺陷，导致金属表面处理时消耗大量的清洗剂，而最终的清洗效果不够理想，其处理速度也相对过慢。
发明内容
为了克服现有技术中水基金属清洗剂存在的各种缺点，本发明提供了一种高效环保的水基金属清洗剂，其能够在无需加热的常温状态下，实现在同一酸性溶液中，金属表面除油、除锈的同步进行，且节省原料、处理速度快、清洗效果良好。
本发明提供的水基金属清洗剂配方为：工业盐酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L或酒石酸1-5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 1-2.2g/L或十二烷基硫酸钠SDS 1.5-2g/L、平平加0-150.6-1.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92-2.3g/L。优选地，本发明提供的水基金属清洗剂优选配方为：工业盐酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L、十二烷基硫酸钠SDS 1.5-2g/L、平平加0-150.6-1.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92-2.3g/L。
优选地，本发明提供的水基金属清洗剂优选配方为：工业盐酸208.8g/L、磷酸5.1g/L、草酸3g/L或酒石酸3g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 2g/L或十二烷基硫酸钠SDS 1.8g/L、平平加0-151.5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92.2g/L。
按上述配方配出的水基金属清洗剂，其中加入适量磷酸，并控制其磷酸浓度在1.7-8.5g/L，可以有效的防止水基金属清洗剂清洗处理后金属表面暗淡，发黑挂灰的现象，提高了金属表面的光泽度。
当本发明提供的酸性水基金属清洗剂与金属表面的锈迹、氧化膜发生反应时，会在清洗剂中生成Fe2+和Fe3+，随着反应的进行，清洗剂中的Fe2+和Fe3+不断增多，严重影响了酸性清洗剂的除锈速度。由于本发明提供的水基金属清洗剂中包含适量的有机酸，使其浓度控制在1-5g/L，有机酸与清洗剂中的Fe2+和Fe3+生成一种有机酸铁阴离子络合物，此络合物易溶于水，有效的控制了水基金属清洗剂中Fe2+和Fe3+的浓度，加快了酸洗除锈速度，延长了本发明水基金属清洗剂的使用寿命。
优选地，有机酸为草酸或酒石酸，浓度控制在1-5g/L。
工业盐酸、磷酸、草酸或酒石酸配制成本发明水基金属清洗剂的基础溶液。
按上述配方，在酸性基础溶液中加入非离子表面活性剂平平加0-15，使之浓度控制在0.6-1.6g/L，加入非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，使之浓度控制在2-2.3g/L，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 1-2.2g/L或者十二烷基硫酸钠SDS1.5-2g/L，其中AES和SDS两种阴离子表面活性剂择其一添加。优选地，选择阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS进行添加，使其浓度控制在1.5-2g/L。
其中本发明提供的水基金属清洗剂中的平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES或者十二烷基硫酸钠SDS择其一添加，三种表面活性剂协同效应下，在酸性清洗剂中实现金属表面的浸润与渗透、分散及乳化脱脂除油的作用。一方面能够分撒，扩散金属表面油污，使油污乳化，与金属表面相脱离，另一方面可以浸渍、渗透到金属分子里，活化金属表面基体，使酸性清洗剂能够更深入的钻到锈迹、氧化层中，与之发生反应，有效除锈。由于三种表面活性剂性能互补，相互配合，拥有很好协同效应，大大提高了本发明水基金属清洗剂洗净、乳化、脱脂除油的能力，同时本发明提供的水基金属清洗剂易溶于水，残留液易清洗。经试验证明，三种添加剂协同作用的除油能力明显优于现有技术公开的OP-10乳化剂、TX-10添加剂等的洗净、除油能力。其中TX-10添加剂不易溶于水，洗净能力差，金属工件处理后，清洗残夜时要消耗大量清水。
同时，本发明水基金属清洗剂中的阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES或阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS，在平平加0-15和AEO-9的配合下，能够在水基金属清洗剂处理金属工件时在清洗剂表面产生大量的泡沫，覆盖在从清洗剂挥发出来的酸雾上，有效的抑制了清洗金属工件过程中酸雾的挥发，延长设备的使用寿命、改善劳动工人的工作环境。
按本发明提供的配方配出的水基金属清洗剂，由于酸性试剂的正确选择和酸性试剂适当的浓度，经反复试验证明，本发明水基金属清洗剂不用添加任何酸洗缓蚀剂，而不会对金属工件基体产生过量腐蚀。与现有技术中强酸组成的酸性清洗剂，并添加酸洗缓蚀剂相比，省去了大量的原材料，具有很好的经济性，而又由于本发明水基金属清洗剂中含有适量的有机酸，与强酸清洗剂相比，酸洗除锈时间也没有增加，酸洗效率高。
本发明经过反复试验研究，从现有技术的众多添加剂中，通过个添加剂的原料理化特性和性价比对比，才确定出本发明水基金属清洗剂的各组成分，使之相互配合，充分发挥各组分添加剂的性能优势，形成协同效应。至于各组分的百分含量的确定，本发明也是做了大量试验，充分发挥了各组分添加剂的正面功能，尽量中和、回避了各组分添加剂的负面影响。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明的实施方式进行详尽，具体的说明。
本发明提供一种水基金属清洗剂，其具体配方如下：工业盐酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L或酒石酸1-5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES1-2.2g/L或十二烷基硫酸钠SDS 1.5-2g/L、平平加0-150.6-1.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92-2.3g/L。
按照如上配方配制水基金属清洗剂：
1)根据槽体大小和所要处理的工件多少在处理槽中注入一定量的清水；
2)在水中投放一定浓度的工业盐酸、磷酸、草酸或酒石酸，使工业盐酸浓度达到190-220g/L。
加入磷酸，并控制其总浓度为1.7-8.5g/L，可以有效避免清洗处理后金属表面色泽灰暗、挂灰的现象。
添加一定量的草酸或酒石酸，控制其浓度为1-5g/L，能够配合工业盐酸，有效的加快对金属工件的酸洗速度，提高酸洗除锈的效率。
由于水基金属清洗剂中Fe2+和Fe3+随着酸洗除锈的进程而不断增加，Fe2+和Fe3+达到一定浓度时，会严重影响酸性清洗剂除锈的速度，这时草酸或酒石酸与清洗剂中的Fe2+和Fe3+反应生成一种草酸铁阴离子络合物或酒石酸铁阴离子络合物，此络合物易溶于水，有效的控制了水基金属清洗剂中Fe2+和Fe3+的浓度，提高了酸洗除锈速度和效率。
工业盐酸、磷酸、草酸或酒石酸配制成本发明水基金属清洗剂的基础溶液。
3)在此酸性基础溶液中加入非离子表面活性剂平平加0-15，使之浓度控制在0.6-1.6g/L，加入非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，使之浓度控制在2-2.3g/L，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 1-2.2g/L或者十二烷基硫酸钠SDS 1.5-2g/L，其中AES和SDS两种阴离子表面活性剂择其一添加。
其中平平加0-15、AEO-9、AES或者SDS择其一添加，三种表面活性剂协同效应下，在酸性清洗剂中实现金属表面的浸润与渗透、分散、洗净及乳化脱脂除油的作用。一方面能够分撒，扩散金属表面油污，使油污乳化，与金属表面相脱离，另一方面可以浸渍、渗透到金属分子里，活化金属表面基体，使酸性清洗剂能够更深入的钻到锈迹、氧化层中，与之发生反应，有效除锈。由于三种表面活性剂性能互补，相互配合，拥有很好协同效应，大大提高了本发明水基金属清洗剂洗净、乳化、脱脂除油的能力，同时本发明提供的水基金属清洗剂易溶于水，残留液易清洗。经试验证明，三种添加剂协同作用的除油能力明显优于现有技术公开的OP-10乳化剂、TX-10洗净剂等的洗净、除油能力。
同时，本发明水基金属清洗剂中的阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES或阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠SDS，在平平加0-15和AEO-9的配合下，能够在水基金属清洗剂处理金属工件时在清洗剂表面产生大量的泡沫，覆盖在从清洗剂挥发出来的酸雾上，有效的抑制了清洗金属工件过程中酸雾的挥发，延长设备的使用寿命、改善劳动工人的工作环境。
由于此水基金属清洗剂配方选择适当，浓度适当，不用添加任何酸洗缓蚀剂，而不会对金属工件基体产生过量腐蚀。且因有机酸的加入，大大提高了酸洗除锈的效率。
在水中投放2)3)中所述的一定量的化学药品，边投放，边搅拌均匀，完成了水基金属清洗剂的配制。
把待处理的金属工件投放到装满清洗剂的处理槽中，浸泡处理15-20分钟后，捞出观察金属工件表面无油污和锈迹，随后把金属工件放入清水槽清洗3分钟左右后，捞出并投放到50g/L的稀盐酸溶液中浸渍20-25秒左右，活化金属表面基体，捞出后观察金属工件，色泽光亮，无油污，无锈迹，金属工件表面成活化状态，金属表面前处理结束。
实施例1
高速公路波形护栏梁热浸镀锌前处理。
高速公路波形护栏梁在延压成型加工和冲孔加工两道工序中都添加了少量的润滑油脂，来减轻工序中的磨损，所以其表面存在大量油污，如仅酸洗除锈，后续的热浸镀锌工序由于油污的影响，镀层和基体结合力不足，导致合格率低。使用本发明提供的水基金属清洗剂完成对波形护栏梁除油、除锈的同步进行。
首先根据波形护栏梁表面锈迹和油污的情况配制水基金属清洗剂，在处理槽中加入适量的清水、一定浓度的工业盐酸、磷酸、草酸、十二烷基硫酸钠SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，边添加，边搅拌均匀。最终使浓度分别达到工业盐酸220g/L、磷酸8.5g/L、草酸5g/L、十二烷基硫酸钠SDS 2g/L、平平加0-151.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92.3g/L。车间温度为10摄氏度。
把波形护栏梁放入到装有水基金属清洗剂的处理槽中，浸泡处理15分钟后，捞出观察波形护栏梁表面无油污和锈迹，随后把波形护栏梁放入清水槽清洗3分钟左右后，捞出并投放到50g/L的稀盐酸溶液中浸渍20-25秒左右，活化波形护栏梁表面基体，捞出后观察波形护栏梁，其色泽光亮，无油污，无锈迹，达到金属表面前处理标准。
实施例2
电力线路角铁热浸镀锌前处理。
首先根据角铁表面锈迹和油污的情况配制水基金属清洗剂，在处理槽中加入适量的清水、一定浓度的工业盐酸、磷酸、草酸、十二烷基硫酸钠SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，边添加，边搅拌均匀。最终使浓度分别达到工业盐酸190g/L、磷酸1.7g/L、草酸1g/L、十二烷基硫酸钠SDS 1.5g/L、平平加0-150.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92g/L。车间温度为6摄氏度。
把角铁放入到装有水基金属清洗剂的处理槽中，浸泡处理20分钟后，捞出观察角铁表面无油污和锈迹，随后把角铁放入清水槽清洗3分钟左右后，捞出并投放到50g/L的稀盐酸溶液中浸渍20-25秒左右，活化角铁表面基体，捞出后观察角铁，其色泽光亮，无油污，无锈迹，达到金属表面前处理标准。
实施例3
水暖管件涂装前处理。
首先根据水暖管件表面锈迹和油污的情况配制水基金属清洗剂，在处理槽中加入适量的清水、一定浓度的工业盐酸、磷酸、酒石酸、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，边添加，边搅拌均匀，最终使浓度分别达到工业盐酸200g/L、磷酸3.4g/L、酒石酸2g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 1.5g/L、平平加0-151.2g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92.1g/L。车间温度为7摄氏度。
把水暖管件放入到装有水基金属清洗剂的处理槽中，浸泡处理18分钟后，捞出观察水暖管件表面无油污和锈迹，随后把水暖管件放入清水槽清洗3分钟左右后，捞出并投放到50g/L的稀盐酸溶液中浸渍20-25秒左右，活化水暖管件表面基体，捞出后观察水暖管件，其色泽光亮，无油污，无锈迹，达到金属表面前处理标准。
实施例4
搭建简易房的钢板涂装前处理。
首先根据钢板表面锈迹和油污的情况配制水基金属清洗剂，在处理槽中加入适量的清水、一定浓度的工业盐酸、磷酸、草酸、十二烷基硫酸钠SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，边添加，边搅拌均匀。最终使浓度分别达到盐酸208.8g/L、磷酸5.1g/L、草酸3g/L、十二烷基硫酸钠SDS 1.8g/L、平平加0-151.5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92.2g/L。车间温度为7摄氏度。
把钢板放入到装有水基金属清洗剂的处理槽中，浸泡处理19分钟后，捞出观察钢板表面无油污和锈迹，随后把钢板放入清水槽清洗3分钟左右后，捞出并投放到50g/L的稀盐酸溶液中浸渍20-25秒左右，活化钢板表面基体，捞出后观察钢板，其色泽光亮，无油污，无锈迹，达到金属表面前处理标准。
Claims (3)
1.一种水基金属清洗剂，其特征在于各组分含量为：工业盐酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L或酒石酸1-5g/L二者择一添加、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES 1-2.2g/L或十二烷基硫酸钠SDS 1.5-2g/L二者择一添加、平平加0-150.6-1.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92-2.3g/L。
2.根据权利要求1所述的水基金属清洗剂，其特征在于各组分的含量为：工业盐酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L、十二烷基硫酸钠SDS1.5-2g/L、平平加0-150.6-1.6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92-2.3g/L。
3.根据权利要求1所述的水基金属清洗剂，其特征在于各组分的含量为：工业盐酸208.8g/L、磷酸5.1g/L、草酸3g/L或酒石酸3g/L二者择一添加、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES2g/L或十二烷基硫酸钠SDS 1.8g/L二者择一添加、平平加0-151.5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92.2g/L。
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