CN104947112B - 一种环保型金属抛光液的配制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属抛光液应用领域。具体配制方法如下:按重量份将有机酸8‑15份和有机碱4‑7份混匀,再向其中加入表面活性剂2‑5份、水溶性有机光亮助剂0.2‑1份和无机盐1‑3份,然后加入水搅拌得到金属抛光液;该金属抛光液主要成分包括表面活性剂、有机酸、有机碱、水溶性有机光亮助剂和无机盐,pH在6‑8之间。各成分的添加以及抛光操作的过程都要按照严格先后顺序。采用该抛光液所抛光的金属工件表面光亮度和清晰度达到镜面效果,生产成本大幅降低。生产过程中对从业人员的安全防护要求低,对设备腐蚀小,而且采用该抛光液大幅减少了环境污染。

Description

一种环保型金属抛光液的配制
技术领域
[0001] 本发明涉及一种金属抛光液的配制,具体是一种环保型金属抛光液的配制。
背景技术
[0002] 金属制品在加工成型后表面往往带有毛刺或覆盖有一层灰色的氧化膜,影响其美 观及耐腐蚀性能。在对其表面进行精饰(抛光)处理后,可以大大提高表面光洁度和耐腐蚀 性。目前,常用的抛光处理方法有机械抛光、化学抛光、电化学抛光三种。机械抛光的整平性 较好,但其劳动强度大且光泽保持时间不长,只适用于结构简单的金属工件;电化学抛光 效果虽然较好,但成本过高;现有的化学抛光液可分为王水型、硫酸型和磷酸型等,采用化 学抛光具有成本投入低、抛光件几何形状不受限制及生产效率高的优点,但其光亮度差,对 环境污染较大且安全防护要求高。因此市场急需一种抛光效果好,成本投入少且无环境污 染的新型化学抛光技术。
[0003] CN103014713A公布了一种抛光液及不锈钢镜面处理方法,但在确保操作安全、减 少机器设备腐蚀及减少环境污染等方面仍然不够。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为了解决上述技术问题,提供一种环保健康的、抛光的工件光亮 度等级高,稳定性好的环保型金属抛光液的配制。
[0005] —种环保型金属抛光液的配制,具体配制方法如下:
[0006] 具体配制方法如下:
[0007] 抛光液的配制:按重量份将有机酸8-15份和有机碱4-7份混匀,再向其中加入表面 活性剂2-5份、水溶性有机光亮助剂0.2-1份和无机盐1-3份,然后加入水搅拌得到金属抛光 液;
[0008] 抛光液中各成分终浓度:表面活性剂2-5wt%、有机酸8-15wt%、有机碱4-7wt%、水溶 性有机光亮助剂0.2-lwt%和无机盐l-3wt%,pH在6-8之间;所述金属抛光液固含量为20-30wt%〇
[0009] 现有的金属抛光液大都属于酸性抛光液,包括王水型、硫酸型和磷酸型,采用这些 抛光液对金属工件进行抛光过程中会造成金属工件中重金属铬被溶解到抛光液中和NOx的 生成等环境问题。此外,这些强酸类抛光液会严重腐蚀抛光设备,也无形中提高了对从业人 员的安全防护要求。发明人发现有机酸碱形成的复合物能够起到良好的抛光效果,在加入 其他助剂后抛光效果强于现有的有机酸碱抛光效果。因此,发明人采用有机酸碱代替原无 机强酸作为主要成分并添加相关助剂配制了环保型金属抛光液。新发明的金属抛光液PH值 在6-8之间,对机器设备的腐蚀小,对从业人员的安全防护要求低,抛光后的金属工件表面 光亮度和清晰度达到镜面效果。另外,使用该金属抛光液会大幅减少重金属铬的溶解,也不 会产生NOx等毒害气体,提升了抛光工艺的环保性能。配制该金属抛光液所需试剂价格低 廉,抛光过程不需要苛刻条件、设备防腐蚀性要求低,所产生的废液易于处理,因此生产成 本远低于现有抛光技术。
[0010] 作为优选,所述表面活性剂为不含磷的阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和 两性表面活性剂中的一种或多种。使用不含磷的阴离子表面活性剂是为了确保不会造成有 机磷污染。
[0011] 更优选的,所述不含磷的阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠,烷基硫酸钠,三乙 油酸皂,蓖麻油硫酸酯钠盐中的一种或多种;所述非离子表面活性剂为脂肪酸酰胺,聚氧乙 基山梨醇酐脂肪酸酯,脂肪醇聚氧乙基醚,烷基酚聚氧乙基醚中的一种或多种;所述两性表 面活性剂为甜菜碱类。
[0012]作为优选,所述有机酸为羧酸(RCOOH),磺酸(RSO3H),梓檬酸,草酸,氨基酸[RCH (NH2) C00H]和氨基磺酸[RCH (NH2) SO3H]中的一种或多种。以有机酸代替无机强酸能够减轻 抛光液对机器设备的腐蚀程度,杜绝酸雾的产生从而降低对从业人员安全防护的要求。此 夕卜,有机酸大大地减缓了溶解金属工件中的重金属铬,因而不会造成重金属铬的污染。
[0013]更优选地,所述有机酸为直链烷基苯磺酸。发明人进一步发现,选用特定的有机酸 磺酸尤其是直链烷基苯磺酸,在代替无机强酸减轻抛光液对机器设备的腐蚀程度、不会造 成重金属铬的污染的同时,直链烷基苯磺酸还起到催化剂的作用。
[00M] 作为优选,所述有机碱为三烷基胺(NR1R2R3)、二烷基胺(NHR1R2)、烷基胺(RNH2)和 吡啶及其衍生物中的一种或多种。有机酸与有机碱反应形成复合物,该复合物是环保型金 属抛光液具有抛光性能的关键因素。此外,有机碱在不影响抛光液抛光性能的前提下调节 了抛光液的PH,减小了抛光液对设备的腐蚀,增强了其操作安全性。
[0015] 作为优选,所述水溶性有机光亮助剂为PEG-600、葡萄糖、芳香醛、糖精钠和硫脲中 的一种或多种。
[0016] 作为优选,所述无机盐为硅酸钠、碳酸钠、硼砂、硼酸钠和四氟硼酸钾中的一种或 多种。
[0017] 作为优选,所述一种环保型金属抛光液中还含有第二光亮助剂。加入第二光亮助 剂后抛光的工件光亮度明显提升。
[0018] 更优选的,所述第二光亮助剂包括EDTA配体、柠檬酸盐和草酸盐中的一种或多种。 这些化合物能够通过络合抛光过程中脱落的金属离子避免其附着在工件表面,从而提升抛 光液的抛光性能。
[0019] 作为优选,所述一种环保型金属抛光液中还含有加速抛光剂。
[0020] 更优选的,所述加速抛光剂具体为硫酸盐。硫酸盐能够在抛光工件表面形成微电 池系统,这一效果显著提升抛光效率。
[0021] 综上所述,本发明具有以下有益效果:
[0022] 1、环保型金属抛光液所用原料价格低廉,不是具有安全危险化合物。
[0023] 2、环保型金属抛光液pH在6-8之间,对设备的腐蚀性小,对工作人员的安全防护要 求低。
[0024] 3、采用环保型金属抛光液对工件进行抛光,抛光成本大幅降低。
[0025] 4、使用环保型金属抛光液进行抛光不会产生NOx等有害气体。
[0026] 5、环保型金属抛光液抛光的工件光亮度等级高,稳定性好。
具体实施方式
[0027] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0028] 实施例1
[0029] 金属抛光液配制方法:将8kg乙酸和7kg二乙胺混匀,再向其中加入2kg月桂醇聚氧 乙烯醚、Ikg PEG-600和3kg硅酸钠以及蒸馏水,然后在室温条件下搅拌30分钟得到所需金 属抛光液。所配制的环保型金属抛光液各成分终浓度如下:月桂醇聚氧乙烯醚2wt%、乙酸 8wt%、二乙胺7wt%、PEG-600 lwt%、硅酸钠3wt%和水组成。
[0030] 抛光方法:向300L震动机内加入350kg锆珠、200mL上述金属抛光液和适量的水,然 后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动15分钟后取出工件。
[0031] 实施例2
[0032] 金属抛光液配制方法:将12kg十二烷基苯磺酸和6kg三乙醇胺混匀,再向其中加入 3kg烷基苯磺酸钠、0.6kg苯甲醛和2kg硼酸钠以及蒸馏水,然后在室温条件下搅拌30分钟得 到所需金属抛光液。所配制的环保型金属抛光液各成分终浓度如下:烷基苯磺酸钠3wt%、十 二烷基苯磺酸12wt%、三乙醇胺6wt%、苯甲醛0.6wt%、硼酸钠2wt%。
[0033] 抛光方法:向300L震动机内加入450kg不锈钢珠、300mL上述金属抛光液和适量的 水,然后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动30分钟后取出工件。
[0034] 实施例3
[0035] 金属抛光液配制方法:将12kg乙基磺酸和6kg三乙胺混匀,再向其中加入3kg烷基 苯磺酸钠、〇.6kg苯甲醛和2kg硼酸钠以及蒸馏水,然后在室温条件下搅拌30分钟得到所需 金属抛光液。所配制的环保型金属抛光液各成分终浓度如下:烷基苯磺酸钠3wt%、乙基磺酸 12wt%、三乙胺6wt%、苯甲醛0.6wt%、硼酸钠2wt%。
[0036] 抛光方法:向300L震动机内加入550kg不锈钢珠、300mL上述金属抛光液和适量的 水,然后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动30分钟后取出工件。
[0037] 实施例4
[0038] 同实施例3,不同的是震动时间增加为45分钟。
[0039] 实施例5
[0040] 同实施例3,不同的是其中加有硫酸铜,终浓度为0.3wt%,震动时间缩短为15分钟。
[0041] 实施例6
[0042] 同实施例3,不同的是其中加有硫酸镍,终浓度为0.2wt%,震动时间增加为30分钟。
[0043] 实施例7
[0044] 同实施例3,不同的是其中加有EDTA配体,终浓度为0.5wt%,震动时间缩短为15分 钟。
[0045] 实施例8
[0046] 同实施例3,不同的是其中加有EDTA配体,终浓度为0.5wt%。
[0047] 实施例9
[0048] 同实施例3,不同的是其中加有EDTA配体和硫酸铜,终浓度分别为0.5wt%和 0.3wt%,震动时间缩短为15分钟。
[0049] 实施例10
[0050] 金属抛光液配制方法:将15kg草酸和4kg—乙醇胺混匀,再向其中加入5kg烷基二 甲基甜菜碱、〇.2kg葡萄糖和Ikg碳酸钠以及蒸馏水,然后在室温条件下搅拌30分钟得到所 需金属抛光液。所配制的环保型金属抛光液各成分终浓度如下:烷基二甲基甜菜碱5wt%、草 酸15wt%、一乙醇胺4wt%、葡萄糖0.2wt%、碳酸钠I wt%。
[0051] 抛光方法:向300L震动机内加入250kg锆珠、300mL上述金属抛光液和适量的水,然 后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动30分钟后取出工件。
[0052] 对比实施例1
[0053] 抛光液的配制:量取盐酸140mL、硝酸55mL、磷酸105mL和水663 mL,缓慢混合。然后 加入添加剂18mL、抑制剂9mL、缓蚀剂I OmL并混合均匀。
[0054] 抛光方法:向300L震动机内加入500kg不锈钢珠、200mL 65 °C预热的抛光液和适量 的水,然后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动15分钟后取出工件。
[0055] 对比实施例2
[0056] 抛光液的配制:量取硫酸250mL、硝酸45mL和水687mL并缓慢混合,然后加入添加剂 18mL并混合均勾。
[0057] 抛光方法:向300L震动机内加入500kg不锈钢珠、200mL 65 °C预热的抛光液和适量 的水,然后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动15分钟后取出工件。
[0058] 对比实施例3
[0059] 抛光液的配制:量取盐酸60mL、磷酸120mL和水750mL,缓慢混合,然后加入硝酸铀 6〇g,溶解后加入添加剂15mL并混合均匀。
[0060] 抛光方法:向300L震动机内加入500kg不锈钢珠、200mL 60 °C预热的抛光液和适量 的水,然后加入待抛光不锈钢工件,室温条件下震动15分钟后取出工件。
[0061] 从表1可以看出,采用环保型金属抛光液抛光的不锈钢工件大大的减缓了溶解金 属中的重金属铬,不会造成重金属铬污染。此外,采用环保型金属抛光液不会生成NOx化合 物,因而不会造成大气污染。
[0062] 分析表2数据可以得出,硫酸盐可以加快环保型金属抛光液的抛光效率,但不能改 变其抛光性能,不影响抛光工件的光亮度。EDTA配体能够影响环保型金属抛光液的抛光性 能。同时向环保型金属抛光液加入EDTA配体和硫酸盐能够提升其抛光效率和抛光工件的光 亮度。
[0063] 表3为该环保型金属抛光液SGS检测结果,从结果中可以看出该抛光液中各项污染 物质含量均远低于指令2011/65/EU附录Π中的最大允许极限值,表明该抛光液环保性能优 越。
[0064] 表1抛光后部分污染物数据比较
Figure CN104947112BD00071
[0066] 表2实施例和对比实施例抛光数据比较
Figure CN104947112BD00072
[0068] 表3、环保型金属抛光液SGS检测报告
Figure CN104947112BD00081
[0070] 备注:(1)最大允许极限值引用自指令2011/65/EU附录Π。
[0071] (2)结果为湿样品总重量中含量。

Claims (3)

1. 一种环保型金属抛光液的配制方法,其特征在于: 按重量份将有机酸8-15份和有机碱4-7份混匀,再向其中加入表面活性剂2-5份、水溶 性有机光亮助剂0.2-1份和无机盐1-3份,然后加入水搅拌得到金属抛光液; 抛光液中各成分终浓度:表面活性剂2_5wt%、有机酸8-15wt%、有机碱4-7wt%、水溶性有 机光亮助剂0.2-lwt%和无机盐l-3wt%,pH在6-8之间;所述金属抛光液固含量为20-30wt%; 所述水溶性有机光亮助剂为PEG-600、葡萄糖、芳香醛、糖精钠和硫脲中的一种或多种; 所述无机盐为硅酸钠、碳酸钠、硼砂、硼酸钠和四氟硼酸钾中的一种或多种; 所述金属抛光液中还含有第二光亮助剂; 所述第二光亮助剂包括EDTA配体、柠檬酸盐和草酸盐中的一种或多种; 所述环保型金属抛光液中还含有硫酸盐; 所述有机酸为直链烷基苯磺酸。
2. 如权利要求1所述一种环保型金属抛光液的配制方法,其特征在于:所述表面活性剂 为不含磷的阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂中的一种或多种。
3. 如权利要求1所述一种环保型金属抛光液的配制方法,其特征在于:所述有机碱为三 烷基胺(NR1R2R3)、二烷基胺(NHR1R2)、烷基胺(RNH2)和吡啶及其衍生物中的一种或多种。
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