CN103966587A

CN103966587A - 石油专用管翻新环保型常温磷化剂及制备方法

Info

Publication number: CN103966587A
Application number: CN201410178979.1A
Authority: CN
Inventors: 李树龙; 李撼哲; 孙敬军; 庄明辉; 朱海英
Original assignee: Daqing Baofeng Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Daqing Baofeng Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明涉及一种石油专用管翻新环保型常温磷化剂及制备方法。该石油专用管旧管翻新环保型常温磷化剂包括下列组份，各组份按质量百分比计：质量浓度为85％的磷酸18～48％、柠檬酸0.4～0.8％、酒石酸1.8～2.6％、磷酸锌1.5～1.8％、氧化锌1.2～2.0％、硝酸锰1.5～2.5％、硝酸镍0.1～0.8％、氯酸钾1～4％及余量水。本发明在常温、不需要加温条件下，使采油管旧管翻新喷涂涂装前形成磷化膜层，实现无能耗、低排放、节能、环保的磷化技术。

Description

石油专用管翻新环保型常温磷化剂及制备方法

技术领域

本发明涉及钢结构件、大型金属工件、设备表面涂装技术领域，具体属于一种石油专用管翻新环保型常温磷化剂及制备方法。

背景技术

钢铁工件在喷涂涂装前一般都要通过化学处理在其表面生成一层保护膜，称之为磷酸盐转化膜，即磷化膜。这层膜具有多孔性和相对的粗糙度，能使喷涂涂料渗透到孔隙中，达到喷涂涂料层与保护膜之间的紧密结合，提高附着力的目的。国家标准GB/T11376-1997《金属的磷酸盐转化膜》中规定，磷酸盐转化膜应用于钢铁金属上，既可当作最终的表面处理层，又可作为其它覆盖层的中间层，其作用在于：一是提高膜层与涂层这种联合膜层综合的耐大气腐蚀性介质的侵蚀性能；二是增强钢铁工件基体表面与喷涂涂层之间的附着力。

磷化技术正是为了获取上述这种保护膜，而逐渐被重视并开始研究推广，继而普遍应用于与采用钢铁制造息息相关的各个行业、各个领域中的金属喷涂涂装前处理工艺技术中。磷化技术品种繁多，应用在制造行业里十分广泛。但是这些磷化技术在生产线上的应用最突出的问题是全线加温。加温不仅消耗大量的能源，还由于加温会使磷化工作液加速产生大量的沉渣，造成磷化剂的浪费，同时影响磷化产品的表面质量。尤其是在国家三令五申地强制推行节能减排基本国策的形势下，直接要求磷化技术的发展趋势是向着低温低能耗的方向发展，向着低浓度低成本的方向发展，向着低排放不排放的环保型方向发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油专用管翻新环保型常温磷化剂及制备方法，本发明在常温、不需要加温条件下，使采油管旧管翻新喷涂涂装前形成磷化膜层，实现无能耗、低排放、节能、环保的磷化技术。

本发明所采用的技术方案：该石油专用管旧管翻新环保型常温磷化剂各组份按质量百分比计：质量浓度为85％的磷酸18～48％、柠檬酸0.4～0.8％、酒石酸1.8～2.6％、磷酸锌1.5～1.8％、氧化锌1.2～2.0％、硝酸锰1.5～2.5％、硝酸镍0.1～0.8％、氯酸钾1～4％及余量水。

本发明磷化处理的成膜机理是：在能溶于水的酸式磷酸盐溶液中，在含有氧化剂、催化剂(统称促进剂)的条件下，酸式磷酸盐的水溶液与洁净的钢铁金属表面相接触时，酸式磷酸盐发生分解，产生游离磷酸：

3Me(H₂PO₄)₃→Me₃(PO₄)+4H₃PO₄

游离磷酸把被磷化的钢铁工件表面的铁溶解下来，并放出氢气，这时钢铁工件与磷化液相接触的界面处酸度下降：

Fe+2H₃PO₄→Fe(P₂O₄)₂+H₂↑

上述反应所释放出来的氢气被吸附在待磷化的钢铁工件表面上，从而阻止了磷化膜结晶的形成。为了加速磷化反应的速度，使磷化时间缩短，并满足磷化工艺要求，必须在磷化处理的工作液中加入含有氧化剂和催化剂的促进剂，也称之为去极化剂，以去除氢气：

2Fe+2H₂PO₄ ^-+2H⁺+3NO₂→2FePO₄↓+3H₂O+3NO↑

由于上述反应消耗了氢离子，从而降低了酸度继而在钢铁工件表面上磷化膜就按下式沉积下来了：

3Me⁺²+2H₂PO₄ ^-→4H⁺+Me₃(PO₄)↓(磷化膜)

根据上述磷化反应机理，为了加速消耗氢离子，加速磷化膜的沉积，就需要工作液具有稳定特效的促进剂，在加温的磷化工作液中如此，那么在常温条件下，尤其是寒冷的大庆地区冬季加工时，对磷化工作液就更为重要。

本发明的制备方法：将计量1/2的自来水加入到反应釜中，在常温常压下开动搅拌器并保持转速为150转/分的速度进行搅拌，边搅拌边依次加入计量的硝酸镍、柠檬酸和酒石酸，待充分溶解后，再依次加入计量的磷酸，继续搅拌均匀；此时提供搅拌器的转速为200转/分。并依次将计量的氧化剂和磷酸锌徐徐加入其中并充分搅拌溶解呈透明状，此时再将计量的硝酸锰和氯酸钾加入其中搅拌溶解，最后加入剩余的1/2水量，搅拌至溶液呈绿色透明液体，取样分析并放料包装。

本发明所具有的有益效果：本发明为既使在冬季也不需要加温的槽浸的常温磷化剂，本发明所配制的工作液在与之配套稳定特效的促进剂的作用下，即可生成质量达标的磷化膜层。本发明进行了长期的论证和反复试验，终于研制出完全满足油管旧管修复翻新工艺要求的常温磷化剂。确认生产线上的工艺流程为：旧管内外机械喷丸→槽浸常温碱性除油→槽浸水洗→槽浸常温活化除锈→槽浸水洗→槽浸中和→槽浸水洗→槽浸常温磷化→槽浸水洗→槽浸水质调节剂水洗封闭→烘干→喷涂涂装。本发明实现了油管旧管翻新磷化工艺从加温到常温的转型，达到了节能减排的目的。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进一步说明：

该石油专用管旧管翻新环保型常温磷化剂的配制：各组份按质量百分比计：质量浓度为85％的磷酸30％、柠檬酸0.5％、酒石酸2.0％、磷酸锌1.8％、氧化锌1.5％、硝酸锰2.0％、硝酸镍0.5％、氯酸钾2％及水59.7％。

将上述计量1/2的自来水加入到反应釜中，在常温常压下开动搅拌器并保持转速为150转/分的速度进行搅拌，边搅拌边依次加入计量的硝酸镍、柠檬酸和酒石酸，待充分溶解后，再依次加入计量的磷酸，继续搅拌均匀；此时提供搅拌器的转速为200转/分。并依次将计量的氧化剂和磷酸锌徐徐加入其中并充分搅拌溶解呈透明状，此时再将计量的硝酸锰和氯酸钾加入其中搅拌溶解，最后加入剩余的1/2水量，搅拌至溶液呈绿色透明液体即可。

产品在生产线上使用时按质量浓度30～50％配制工作液，并保持工作液的总酸度值，在常温条件下浸渍10～20min即可。

常温磷化液因采用了高酸度控制工作液，无需加入促进剂或加速剂即可达到成膜条件。因没有促进剂或加速剂参与反应，因此工作液不会产生沉渣。

过去一直沿用的喷涂涂装前磷化处理工艺为：旧管内外机械喷丸→槽浸常温碱性除油→槽浸热水洗→槽浸加热酸洗除锈→槽浸水洗→槽浸中和→槽浸水洗→槽浸加温磷化→槽浸水洗→槽浸热水洗→烘干→喷涂涂装。整个预处理线共有九个槽体，其中有五个槽体采用高温和中温加热，由此所带来的问题一是能源消耗量相当大，每年能源费用消耗在60～80万左右；二是产生磷化沉渣太多，每周都要翻倒一次槽液清除沉渣，不仅投入大量的劳动力增加繁重的工作量，同时磷化工作液也造成了损失，更为突出的问题是，含有磷酸根、五氧化二磷、重金属盐的磷化废水大量排放。本发明的环保型常温磷化剂，达到了节能减排的目的。

本发明工艺简单，操作方便，磷化生产质量稳定。每年节省能源费用在70～80万元。显著地降低了生产成本，取得了可观的经济效益。本发明的技术相继又在辽河油田、大港油田以及胜利油田相关企业实验，受到用户的肯定。

Claims

1.一种石油专用管旧管翻新环保型常温磷化剂，该磷化剂包括下列组份，各组份按质量百分比计：质量浓度为85％的磷酸18～48％、柠檬酸0.4～0.8％、酒石酸1.8～2.6％、磷酸锌1.5～1.8％、氧化锌1.2～2.0％、硝酸锰1.5～2.5％、硝酸镍0.1～0.8％、氯酸钾1～4％及余量水。

2.根据权利要求1所述的石油专用管旧管翻新环保型常温磷化剂，其特征在于：质量浓度为85％的磷酸30％、柠檬酸0.5％、酒石酸2.0％、磷酸锌1.8％、氧化锌1.5％、硝酸锰2.0％、硝酸镍0.5％、氯酸钾2％及水59.7％。

3.权利要求1所述的石油专用管旧管翻新环保型常温磷化剂的制备方法，将计量1/2的自来水加入到反应釜中，在常温常压下开动搅拌器并保持转速为150转/分的速度进行搅拌，边搅拌边依次加入计量的硝酸镍、柠檬酸和酒石酸，待充分溶解后，再依次加入计量的磷酸，继续搅拌均匀；此时提供搅拌器的转速为200转/分，并依次将计量的氧化剂和磷酸锌徐徐加入其中并充分搅拌溶解呈透明状，此时再将计量的硝酸锰和氯酸钾加入其中搅拌溶解，最后加入剩余的1/2水量，搅拌至溶液呈绿色透明液体即可。