CN103088334B - 一种金属表面处理工艺中的中和钝化剂 - Google Patents

Abstract

一种金属表面处理工艺中的中和/钝化剂属于金属表面处理技术领域，更具体地说，是涉及一种金属表面处理工艺中的中和/钝化剂。本发明提供一种与除锈剂残液反应彻底且不会在金属表面结痂，并兼具很好钝化效果的中和/钝化剂。本发明按质量百分比是由以下成分组成：元明粉55~65%、焦磷酸钠20~30%、氢氧化钠5~15%、碳酸钠1~5%、硼砂0.5~1.5%、偏硅酸钠0.5~1.5%、磷酸0.5~1.5%、十二烷基硫酸钠0.1~0.3%。

Description

一种金属表面处理工艺中的中和钝化剂

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，更具体地说，是涉及一种金属表面处理工艺中的中和钝化剂。

技术背景

中和剂属于表面工程领域中黑色金属表面防腐蚀处理部分的一个工序产品，具体是针对以盐酸为主体的除锈剂，清洗掉金属表面氧化皮和锈蚀后，需要对残留在金属表面的除锈剂进行再处理的一个工序产品，俗称“中和剂”。经中和工序后，再进行系列的钝化、表调、磷化等处理，最后达到符合进行泳漆、喷涂或电镀等长效防腐处理的标准。

现有的中和剂基本都是氢氧化钠、碳酸钠类的强碱性成分。虽然酸碱中和形成水，但往往忽略了还有盐的产生，特别是无机酸与碱强烈反应后，盐的去向问题。由于忽视了上述情况，长效防腐后的漆面、喷塑面、电镀面经常会出现局部起泡或脱落，脱落处还伴有锈蚀现象；而其中的重要原因之一就是中和这一工序环节出现了问题，即除锈剂残留与中和剂反应激烈生成的盐，形成痂，附着在金属表面上不能去除。即便没有痂面产生，碱成分在中和掉酸成分后，全部形成了碱的覆盖膜，并且不易被清洗去除，为后续工序留下不洁净的金属表面。

“用同样质量分数（4%）的碱液，对碳酸钠的残夜需要冲洗四次，而氢氧化钠需要冲洗8-9次，才能冲洗干净”（中国轻工业出版社《清洗技术》145页），可见在中和工序上使用氢氧化钠和碳酸钠有很大的局限性和弊端。由于中和工序质量的不确定性，这给接下来的钝化工序埋下隐患。所谓钝化就是通过化学反应，在金属表面形成一种保护膜，保护被处理的金属表面，在短时间内不再被腐蚀（96小时），如果中和的效果不尽如意，那么后续的钝化则一定存在问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种与除锈剂残液反应彻底且不会在金属表面结痂，并兼具很好钝化效果的中和钝化剂。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。本发明按质量百分比是由以下成分组成：

元明粉  55~65%

焦磷酸钠  20~30%

氢氧化钠  5~15% 

碳酸钠  1~5%

硼砂  0.5~1.5%

偏硅酸钠  0.5~1.5%

磷酸  0.5~1.5%

十二烷基硫酸钠  0.1~0.3%。

其中，氢氧化钠、碳酸钠和磷酸（浓度为83%磷酸）配合形成了磷酸盐，它既有酸根，又显碱性，在与金属表面上的残留的除锈剂成分反应时平和、迅速。由于所有磷酸盐中度碱性，且在金属表面不会形成结痂，因此，用水冲洗即可去除彻底。

焦磷酸钠是无机螯合剂的一种，水溶液显碱性，对钙、镁的碱土金属离子有很强的螯合能力，能与金属离子通过配伍键牢牢结合在一起，在水中形成稳定不易被解离的物质，使本发明的中和/钝化剂与金属表面的除锈剂反应后，没有残留的物质与金属表面粘合。

元明粉PH值呈中性，具有非常好的吸湿性和流动性，保证了组分整体的干燥性和流动性，不易潮解或结块，溶于水中后，还能起到分离和吸附金属表面盐类的作用。

偏硅酸钠的作用有三个：①对金属表面残留的除锈剂有中和作用；②可清洗金属表面残存微量的油污；③金属表面处理风干后，会使其表面形成一层薄膜，其厚度目测及触摸均觉察不出，但却有很好的抗氧化作用。

硼砂其性能和偏硅酸钠有相似之处，它和偏硅酸钠同组，有去除残酸、清洗和抗氧化的功能。

十二烷基硫酸钠俗称K12，是一种表面活性剂，其主要作用是发泡和清洗，在本发明的组分中起辅助作用。

本发明中和钝化剂的制造方法是：（1）先将磷酸装入壁热式反应釜中，启动搅拌装置，30转/分钟（搅拌装置在接下来的步骤中的转数始终为30转/分钟，不起沫，不飞溅）。

（2）接下来再将碳酸钠（粉状）缓缓倒入壁热式反应釜内的磷酸中搅拌，3分钟后碳酸钠与磷酸反应生成晶体磷酸盐，继续搅拌。

（3）接下来将氢氧化钠（片状）缓缓倒入壁热式反应釜内，与步骤（2）中晶体磷酸盐混合，继续搅拌。3分钟后，氢氧化钠与磷酸盐形成新的晶体，继续搅拌。

（4）接下来将元明粉倒入壁热式反应釜内，搅拌装置继续运行，并启动壁热式反应釜的加热装置，温度保持40℃；20分钟后，停止加热装置和搅拌装置；待其温度冷却至35±2℃时，再启动搅拌装置。

（5）接下来依次将焦磷酸钠、偏硅酸钠、硼砂、十二烷基硫酸钠加入步骤（4）形成的合成物中，搅拌装置运行10分钟后，停机静置1小时。

（6）待步骤（5）中的合成物温度降至25±5℃，将其缓缓倒入往复式震动筛槽，筛孔为9目，筛槽往复速度为30次/分钟。

（7）过筛后，即为成品，入库。

使用时，以成品为基本计量单位，1:20兑水（重量比），水温65℃±5℃。

与现有技术相比本发明的有益效果。

本发明不但很好的解决了中和彻底的问题，且极易从金属表面清洗干净；另外，兼具有钝化功能。比传统钝化的防锈时效提高6倍以上，即通常的企业标准为钝化工序后，防锈4天（96小时），以满足工件周转；采用本发明的中和/钝化剂后，防锈时间提高到25天（实践中最多甚至达到了三个月）。

并且原材料成本可降低50%，水、电、人工也大大降低。例如：目前市场上常见的中和剂（成分以氢氧化钠和碳酸钠为主）为4元/公斤，钝化剂为10元/公斤，在相应的工序中每公斤处理金属表面积35m ² 。实践中，本发明制成成品的可定价为6元/公斤，在一个工序上即可完成中和和钝化，且每公斤处理金属表面积也是35m ² ，其节约原材料成本为每35m ² 是6元，即节约成本50%；在水电、人工及其它方面均能节约费用35%以上。

具体实施方式

实施例1：本发明按质量百分比是由以下成分构成，

元明粉  59.9%

焦磷酸钠  25%

氢氧化钠  9%

碳酸钠  3%

硼砂  1%

偏硅酸钠  1%

磷酸  1%

十二烷基硫酸钠  0.1%。

实施例2：本发明按质量百分比是由以下成分构成，

元明粉  55%

焦磷酸钠  30%

氢氧化钠  15%

碳酸钠  1%

硼砂  0.5%

偏硅酸钠  0.5%

磷酸  1.5%

十二烷基硫酸钠  0.2%。

实施例3：本发明按质量百分比是由以下成分构成，

元明粉  65%

焦磷酸钠  20%

氢氧化钠  5%

碳酸钠  5%

硼砂  1.5%

偏硅酸钠  1.5%

磷酸  1.5%

十二烷基硫酸钠  0.3%。

上述3个实施例，经实际生产验证，其中实施例1的中和钝化效果为最佳。

Claims (3)

1.一种金属表面处理工艺中的中和钝化剂，其特征在于：由以下成分组成，

元明粉  55~65%

焦磷酸钠  20~30%

氢氧化钠  5~15% 

碳酸钠  1~5%

硼砂  0.5~1.5%

偏硅酸钠  0.5~1.5%

磷酸  0.5~1.5%

十二烷基硫酸钠  0.1~0.3%。

2.根据权利要求1所述的金属表面处理工艺中的中和钝化剂，其特征在于：由以下成分构成，

元明粉  59.9%

焦磷酸钠  25%

氢氧化钠  9%

碳酸钠  3%

硼砂  1%

偏硅酸钠  1%

磷酸  1%

十二烷基硫酸钠  0.1%。

3.制造权利要求1~2之一所述的金属表面处理工艺中的中和钝化剂的方法，其特征在于：（1）先将磷酸装入壁热式反应釜中，启动搅拌装置，30转/分钟；

（2）接下来再将碳酸钠缓缓倒入壁热式反应釜内的磷酸中搅拌，3分钟后碳酸钠与磷酸反应生成晶体磷酸盐，继续搅拌；

（3）接下来将氢氧化钠缓缓倒入壁热式反应釜内，与步骤（2）中晶体磷酸盐混合，继续搅拌；3分钟后，氢氧化钠与磷酸盐形成新的晶体，继续搅拌；

（4）接下来将元明粉倒入壁热式反应釜内，搅拌装置继续运行，并启动壁热式反应釜的加热装置，温度保持40℃；20分钟后，停止加热装置和搅拌装置；待其温度冷却至35±2℃时，再启动搅拌装置；

（5）接下来依次将焦磷酸钠、偏硅酸钠、硼砂、十二烷基硫酸钠加入步骤（4）形成的合成物中，搅拌装置运行10分钟后，停机静置1小时；

（6）待步骤（5）中的合成物温度降至25±5℃，将其缓缓倒入往复式震动筛槽，筛孔为9目，筛槽往复速度为30次/分钟；

（7）过筛后，即为成品，入库。