CN103046064A

CN103046064A - 一种不锈钢酸洗替代剂及其制备方法

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Publication number: CN103046064A
Application number: CN2012105509663A
Authority: CN
Inventors: 雷乐成; 朱京科; 杨彬; 李中坚
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: CN103046064B

Abstract

本发明公开了一种不锈钢酸洗酸雾抑制剂及其制备方法。以质量百分比计，非离子型表面活性剂0.2～1.0%、阴离子型表面活性剂0.1～0.3%、稳泡剂0.5～1.0%和水余量；非离子型表面活性剂为高级脂肪醇聚氧化乙烯醚、高级脂肪酸聚氧化乙烯醚、高级脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一种或多种，其中烷基碳数10～26，环氧乙烷加成数5～20，阴离子型表面活性剂为长链烷基磺酸钠、长链烷基硫酸酯或长链烷基苯磺酸钠，其中烷基碳数8～18，稳泡剂为低碳脂肪胺或无机铵盐。本发明具有组份简单和不含有机溶剂等特点，而且成膜速度快、成膜厚度厚且稳定，酸雾抑制效率高，特别在不锈钢混酸酸洗时高硝酸浓度条件下，具有显著的抑酸雾效果。

Description

一种不锈钢酸洗替代剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属酸洗替代剂，尤其涉及一种不锈钢酸洗替代剂及其制备方法。

背景技术

不锈钢从钢坯热轧成各种板材和型材时，表面会被空气中的氧氧化，产生黑色、黄色的紧密氧化层，为了提高不锈钢的外观和耐蚀性，加工后的不锈钢必须进行酸洗处理。在不锈钢（特殊钢）酸洗线中，通常采用混酸（HNO₃+HF）酸洗工艺，HNO₃在混酸酸洗过程中起主要作用，不但能够溶解铁铬的氧化物，还能够有效地改善酸洗后不锈钢的表面质量。HF也起着重要的作用，F离子能将过剩的Fe³⁺、Ni²⁺、Cr³⁺结合成复杂的氟配位化合物，减少溶液中游离Fe³⁺、Ni²⁺、Cr³⁺的含量，促进酸洗反应的进行，有效提高酸洗效率，同时HF对氧化皮中少量硅的氧化物也有很好的去除效果。由于HF易挥发，在配置酸洗液时，极易造成大量HF逸出。由于HF具有强腐蚀性和刺激性，若不采取有效的处理措施，不仅浪费了大量的酸液，而且对操作工人造成身体伤害，同时对车间设备造成严重的腐蚀。不锈钢表面经清洗后，不锈钢表面易产生一种疏松的黑色薄层，需要再经硝酸浸泡、刷洗白化等进一步处理。而且清洗温度较高时，也易产生过蚀现象。

另外，在混酸酸洗过程中，由于金属及金属氧化物与强酸发生剧烈的化学反应，会产生大量的酸性气溶胶态污染物，即为酸雾。酸雾具有瞬时浓度高、腐蚀性强等特征，其中NO和NO₂浓度可达200～3500mg/m³。另外，排入大气后，还会产生严重的烟囱“黄龙”现象，将对周围环境、人民群众的身体健康以及其它动植物产生严重的危害。为了减少或减缓酸雾的挥发，目前大多数企业采用在酸洗液中添加酸雾抑制剂，通过表面活性剂产生的泡沫进行酸雾抑制。由于不锈钢采用高浓度的硝酸混酸酸洗工艺，酸雾起雾速度快且NO_x浓度高，从应用效果来看，传统酸雾抑制剂需要几十分钟的起泡时间，过长的起泡时间使抑雾效果并不明显，且泡沫层容易破裂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种不锈钢酸洗替代剂及其制备方法。

不锈钢酸洗酸替代剂，以质量百分比计，硝酸10～20%、氢氟酸替代剂5～10%、抑雾剂0.2～1.0%、稳泡剂0.2～1.0%和水余量；氢氟酸替代剂为固体氟化物，抑雾剂为非离子型表面活性剂或阴离子型表面活性剂或二者的复合物；氟化物为二氟氢化钠、二氟氢化钾、二氟氢化铵、氟化钠、氟化钾、氟化铵中的一种或多种；非离子型表面活性剂为高级脂肪醇聚氧化乙烯醚、高级脂肪酸聚氧化乙烯醚或高级脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一种或多种，其中烷基碳数10～26，环氧乙烷加成数5～20，阴离子型表面活性剂为长链烷基磺酸钠、长链烷基硫酸酯或长链烷基苯磺酸钠，其中烷基碳数8～18，稳泡剂为低碳脂肪胺或无机铵盐的一种或多种，其中烷基碳数3～6。

所述的低碳脂肪胺为乙二胺、尿素、丙二胺、正丁胺。所述的无机铵盐为：氯化铵、氨水、氟化铵、氟化氢铵。

不锈钢酸洗替代剂的制备方法：在不锈钢酸洗槽中预先加入水，搅拌，按照质量百分比依次加入10～20%硝酸、5～10%氢氟酸替代剂，0.2～1.0%非离子型表面活性剂、0.1～0.3%阴离子型表面活性剂、0.2～1.0%稳泡剂、加热至40～80^oC，混合均匀后即可得到不锈钢酸洗酸替代剂。

本发明主要用于不锈钢表面酸洗，起到除油、除锈、去氧化皮、缓蚀、抑雾等功效，实现除油除锈除二合一，同时促进顽固氧化皮的清除，特别是热轧、退化、回火过程中生成的高温难清除氧化皮，大大缩短清洗时间，同时防止氢脆的产生；大大降低金属的腐蚀速度，最终使产品表面清洁干净，形成均匀的银白色亚光结构，适用于各种型号的不锈钢；同时可以抑制酸雾的逸出，大大改善生产环境。

本发明在HNO₃溶液中，加入氢氟酸替代剂。氟化物为二氟氢化钠、二氟氢化钾、二氟氢化铵、氟化钠、氟化钾、氟化铵中的一种或多种。相对于直接投加HF溶液，通过反应产生的HF更为安全，具有释放速度稳定、极少挥发、对周围环境影响小等特点，在溶液中同步产生的HF具有较强的渗透作用，可很快达到钢铁基体氧化膜的表面，会使铁氧化物的溶解速度大大提高，除掉氧化膜后发生析氢反应，利用新生态氢的还原和氢气的剥离作用，达到进一步去除氧化膜的目的，从而加速酸液的除锈功能。

另外，通过加入抑雾剂在机械搅拌和化学反应等作用，酸液表面可迅速生成一层致密的泡沫，泡沫层稳定且存在时间较长，从而抑制酸雾的逸出，改善操作环境，降低酸液的消耗。抑雾剂中复合表面活性剂具有强烈的乳化和分散能力，可保证酸洗液足够润湿和渗透性能，加快清洗速度，同时还可以去除残留在钢铁表面少量的油污，提高线材酸洗质量。抑雾剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂复合物，非离子型表面活性剂为高级脂肪醇聚氧化乙烯醚，高级脂肪酸聚氧化乙烯醚和高级脂肪胺聚氧化乙烯醚，其中烷基碳数10～26，环氧乙烷加成数5～20，阴离子型表面活性剂为长链烷基磺酸钠，长链烷基硫酸酯和长链烷基苯磺酸钠，其中烷基碳数8～18。

稳泡剂具有稳定酸液中泡沫的作用，可大大延长泡沫的存在时间。

酸雾酸洗替代剂的使用方法非常简单，直接投入酸洗槽中即可。在不锈钢酸洗槽中预先加入一定体积的水，然后按照质量百分比依次加入10～20%硝酸、0.2～1.0%非离子型表面活性剂、0.1～0.3%阴离子型表面活性剂、0.2～1.0%稳泡剂、5～10%氢氟酸替代剂，上述几种药剂均匀混合之后，将温度加入至40～80^oC，即得本发明的不锈钢酸洗替代剂。具体用量可根据酸洗槽的容积大小、液面面积、酸液浓度、酸液温度、酸液的新旧程度等具体条件而定，其最终考核指标是以不锈钢表面是否清洁干净、酸液表面能均匀覆盖10～20mm厚的泡沫，并能有效地控制酸雾逸出而定。

具体实施方式

不锈钢酸洗酸替代剂，其特征在于以质量百分比计，硝酸10～20%、氢氟酸替代剂5～10%、抑雾剂0.2～1.0%、稳泡剂0.2～1.0%和水余量；氢氟酸替代剂为氟化物，抑雾剂为非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或二者的复合物；氟化物为二氟氢化钠、二氟氢化钾、二氟氢化铵、氟化钠、氟化钾、氟化铵中的一种或多种；非离子型表面活性剂为高级脂肪醇聚氧化乙烯醚、高级脂肪酸聚氧化乙烯醚或高级脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一种或多种，其中烷基碳数10～26，环氧乙烷加成数5～20，阴离子型表面活性剂为长链烷基磺酸钠、长链烷基硫酸酯或长链烷基苯磺酸钠，其中烷基碳数8～18，稳泡剂为低碳脂肪胺或无机铵盐的一种或多种，其中烷基碳数3～6。

不锈钢酸洗替代剂的制备方法：在不锈钢酸洗槽中预先加入水，搅拌，按照质量百分比依次加入10～20%硝酸、5～10%氢氟酸替代剂，0.2～1.0%非离子型表面活性剂、0.1～0.3%阴离子型表面活性剂、稳泡剂0.2～1.0%、，加热至40～80^oC，得到不锈钢酸洗酸替代剂。

实施例1：在1m³酸洗槽中，预先加入640L水，然后加入160L浓度为60%的硝酸溶液；高级脂肪醇聚氧化乙烯醚1.0kg，烷基碳数为10～12，环氧乙烷加成数为5；十二烷基硫酸酯1.0kg；乙二胺2.0kg；二氟氢化钠50kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成2.2cm厚度细密泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例2：在1m³酸洗槽中，预先加入600L水，然后加入250L浓度为60%的硝酸溶液；高级脂肪醇聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳数为16～18，环氧乙烷加成数为8；高级脂肪胺聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳数为18，环氧乙烷加成数为18；十八烷基磺酸钠6kg；尿素2.0kg；二氟氢化铵80kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成2.1cm厚度细密泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例3：在1m³酸洗槽中，预先加入600L水，然后加入200L浓度为60%的硝酸溶液；高级脂肪醇聚氧化乙烯醚3.2kg，烷基碳数为24～26，环氧乙烷加成数为20；八烷基苯磺酸钠3kg；丙二胺2.4kg；二氟氢化钾100kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.8cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例4：在1m³酸洗槽中，预先加入600L水，然后250L浓度为60%的硝酸溶液；加入高级脂肪酸聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳数为16～18，环氧乙烷加成数为16；高级脂肪醇聚氧化乙烯醚2.8kg，烷基碳数为20～24，环氧乙烷加成数为10；十八烷基苯磺酸钠4kg；氯化铵3.0kg；氟化铵50kg，二氟氢化钠50kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.9cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例4：在1m³酸洗槽中，预先加入600L水，然后200L浓度为60%的硝酸溶液；加入高级脂肪酸聚氧化乙烯醚2.2kg，烷基碳数为16～18，环氧乙烷加成数为14；高级脂肪醇聚氧化乙烯醚2.8kg，烷基碳数为20～24，环氧乙烷加成数为10；十六烷基硫酸酯6kg；氨水5kg；二氟氢化铵52kg，二氟氢化钠48kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.9cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例5：在1m³酸洗槽中，预先加入660L水，然后330L浓度为60%的硝酸溶液；加入高级脂肪胺聚氧化乙烯醚4kg，烷基碳数为16～18，环氧乙烷加成数为16；十四烷基磺酸钠6kg；乙二胺2kg；尿素3kg；氟化钠48kg，二氟氢化钾52kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.9cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例6：在1m³酸洗槽中，预先加入520L水，然后280L浓度为60%的硝酸溶液；加入高级脂肪胺聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳数为20～24，环氧乙烷加成数为10；十二烷基磺酸钠2kg；乙二胺5kg；氟化胺50kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.9cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例7：在1m³酸洗槽中，预先加入660L水，然后140L浓度为60%的硝酸溶液；加入高级脂肪酸聚氧化乙烯醚2.2kg，烷基碳数为16～18，环氧乙烷加成数为16；高级脂肪胺聚氧化乙烯醚2.8kg，烷基碳数为20～24，环氧乙烷加成数为10；十八烷基硫酸酯4kg；丙二胺2kg；氟化铵5kg；二氟氢化胺48kg，二氟氢化钾32kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.9cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

实施例8：在1m³酸洗槽中，预先加入600L水，然后330L浓度为60%的硝酸溶液；加入高级脂肪酸聚氧化乙烯醚5kg，烷基碳数为16～18，环氧乙烷加成数为12；十八烷基苯磺酸钠5kg；氨水2kg；氟化钾50kg。上述几种药剂均匀混合之后，将酸洗液温度加入至40～80^oC，即可得到不锈钢酸洗替代剂，之后放入未经处理的不锈钢管件，2分钟后酸洗液面可形成形成1.9cm厚度泡沫层，未见明显酸雾产生，酸洗5～10分钟之后取出不锈钢表面清洁干净，并能形成银白色亚光结构。

Claims

1.一种不锈钢酸洗酸替代剂，其特征在于以质量百分比计，硝酸10～20%、氢氟酸替代剂5～10%、抑雾剂0.2～1.0%，稳泡剂0.2～1.0%和水余量；氢氟酸替代剂为氟化物，抑雾剂为非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或二者的复合物；氢氟酸替代剂为二氟氢化钠、二氟氢化钾、二氟氢化铵、氟化钠、氟化铵、氟化钾的一种或多种；非离子型表面活性剂为高级脂肪醇聚氧化乙烯醚、高级脂肪酸聚氧化乙烯醚或高级脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一种或多种，其中烷基碳数10～26，环氧乙烷加成数5～20，阴离子型表面活性剂为长链烷基磺酸钠、长链烷基硫酸酯或长链烷基苯磺酸钠，其中烷基碳数8～18，稳泡剂为低碳脂肪胺或无机铵盐的一种或多种，其中烷基碳数3～6。

2.如权利要求1所述的一种不锈钢酸洗酸替代剂，其特征在于所述的氢氟酸替代剂为：二氟氢化钠、二氟氢化钾、二氟氢化铵、氟化钠、氟化铵、氟化钾；

如权利要求1所述的一种不锈钢酸洗酸雾抑制剂，其特征在于所述的低碳脂肪胺为乙二胺、尿素、丙二胺、正丁胺。

3.如权利要求1所述的一种不锈钢酸洗酸雾抑制剂，其特征在于所述的无机铵盐为：氯化铵、氨水、氟化铵、氟化氢铵。

4.一种如权利要求1所述不锈钢酸洗替代剂的制备方法，其特征在于：在不锈钢酸洗槽中预先加入水，按照质量百分比依次加入10～20%硝酸、5～10%氢氟酸替代剂、0.2～1.0%非离子型表面活性剂、0.1～0.3%阴离子型表面活性剂、0.2～1.0%稳泡剂，加热至40～80^oC，混合均匀，得到不锈钢酸洗酸替代剂。