CN105256321B - 一种钢铁制件表面处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢铁制件表面处理剂及其制备方法，涉及金属表面处理剂技术领域，其组分的重量配比为：浓度为85%的磷酸12‑17%、复合磷酸盐3‑8%、浓度为65%的硝酸7‑12%、缓蚀剂5‑10%、水性表面活性剂1‑3%、锌铬黄3‑6%、多元醇酯4‑7%、余量为水；该钢铁制件表面处理剂可同时对钢铁制件进行除锈、除油、磷化处理并可大幅减少生产过程中工业废水产生量，该钢铁制件表面处理剂可以长时间存放而不致效用降低，即便长时间放置仍能够在钢铁制件表面形成均匀紧致的磷化膜；另外，采用该钢铁制件表面处理剂对钢铁制件进行表面综合处理时槽液更好次数少、酸液利用率高、企业生产成本低。

Description

一种钢铁制件表面处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理剂技术领域，特别涉及一种钢铁制件表面处理剂及其制备方法。

背景技术

钢铁制件在涂装前需要经过表面综合处理，目前的表面综合处理过程通常包括除锈、除油、磷化等工序。

目前，业内除锈的方法有机械法及化学法两大类。机械法由于劳动强度大、效率低、粉尘污染严重，除了少数情况外，一般厂商除锈都采用化学法。化学除锈，最简单的方法是采用硫酸来对钢铁制件表面的铁锈进行处理，采用硫酸除锈存在以下问题：上述酸液除锈剂在使用的后期，随着酸浓度的降低，亚铁浓度的升高，除锈速度会变得很慢，此时，即便提高酸浓，收效也不大，在此状况之下，若要想除锈彻底，只有彻底更换酸槽内的酸液，因此采用硫酸除锈会造成较大量的酸液浪费，企业的生产成本较高。

除油是表面处理重要工序之一，因为油污会使涂膜的附着力降低，还影响涂膜的其他性能，所以必须清洗干净。目前常用的除油有化学除油法和电化除油法，如论采用何用方法，都需要在除油工序的最后用水把吸附在制品表面的碱液和表面活性剂等残余物清洗干净，除油过程中必然会产生较大量的工业废水。

磷化处理时需要用到磷化液，目前常用的磷化液(包括上述常用磷化液)在运输、储存和使用过程中，通常有一些不足之处，具体表现如下：磷化液存放时间大多不能超过一个月，存放时间一长，会因为氧化、歧化反应产生灰色的沉渣，如此一来磷化液中的有效成分收到破坏，从而造成磷化效果降低，最终得到的磷化膜变得疏松。

现今企业都采用先除锈，再除油、最后磷化的分步处理方式对钢铁制件的表面进行综合处理，这样操作费时、费力，同时每个工序都会产生大量的工业废水，不但环保性差，而且成本也较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可同时对钢铁制件进行除锈、除油、磷化处理并可大幅减少生产过程中工业废水产生量的钢铁制件表面处理剂及制备该钢铁制件表面处理剂的方法；该钢铁制件表面处理剂可以长时间存放而不致效用降低，即便长时间放置仍能够在钢铁制件表面形成均匀紧致的磷化膜；另外，采用该钢铁制件表面处理剂对钢铁制件进行表面综合处理时槽液更好次数少、酸液利用率高、企业生产成本低。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种钢铁制件表面处理剂，其组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸12-17％、复合磷酸盐3-8％、浓度为65％的硝酸7-12％、缓蚀剂5-10％、水性表面活性剂1-3％、锌铬黄3-6％、多元醇酯4-7％、余量为水；

所述缓蚀剂为柠檬酸钠、亚硫酸钠、硫酸锌中的一种或任意两种以上的混合物；

所述多元醇酯为季戊四醇酯、糖脂、新戊基多元醇酯的一种或任意两种以上的混合物。

优选的，上述组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸15％、复合磷酸盐5％、浓度为65％的硝酸10％、缓蚀剂8％、水性表面活性剂2％、锌铬黄4％、多元醇酯6％、余量为水。

在本发明中，制备上述钢铁制件表面处理剂的方法包括以下步骤：

第一步，按照上述重量配比将各组分准备好，并盛放于相应的容器中，从装水的容器中取一部分水加入反应釜中并将反应釜中的水加热至50℃，然后一边搅拌，一边按照前述的重量配比往反应釜中先后加入磷酸、复合磷酸盐、缓蚀剂、多元醇酯、水性表面活性剂、锌铬黄；

第二步，待上述组分完全溶解后将所得溶液冷却至常温，然后在通风状况下加入硝酸，最后补加入剩余的水即可得到前述的钢铁制件表面处理剂；

上述各步骤均是在常压下进行。

本发明取得的有益效果在于：本发明提供的钢铁制件表面处理剂可同时对钢铁制件进行除锈、除油、磷化处理，大大缩短了钢铁制件表面处理工艺流程，减少了废水产生量，提高了处理过程的环保性；更为重要的是，该钢铁制件表面处理剂在存放三个月后仍可在钢铁制件表面形成均匀紧致的磷化膜，不会因为存放时间过长而出现效用降低的问题，另外，与现有技术中的硫酸除锈相比，本发明提供的钢铁制件表面处理剂在同等的使用频率的前提下，槽液的更换次数仅为单纯硫酸除锈的一半，极大程度地减少了酸的浪费，降低了企业的生产成本。

具体实施方式

作为本发明的一种实施方式，一种钢铁制件表面处理剂，其组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸12-17％、复合磷酸盐3-8％、浓度为65％的硝酸7-12％、缓蚀剂5-10％、水性表面活性剂1-3％、锌铬黄3-6％、多元醇酯4-7％、余量为水；

上述缓蚀剂为柠檬酸钠、亚硫酸钠、硫酸锌中的一种或任意两种以上的混合物；

上述多元醇酯为季戊四醇酯、糖脂、新戊基多元醇酯的一种或任意两种以上的混合物。

作为一种优选的实施方式，该钢铁制件表面处理剂的组分的重量的百分配比为：浓度为85％的磷酸15％、复合磷酸盐5％、浓度为65％的硝酸10％、缓蚀剂8％、水性表面活性剂2％、锌铬黄4％、多元醇酯6％、余量为水。

作为本发明的另一方面，制备上述钢铁制件表面处理剂的方法包括以下步骤：

第一步，按照上述重量配比将各组分准备好，并盛放于相应的容器中，从装水的容器中取一部分水加入反应釜中并将反应釜中的水加热至50℃，然后一边搅拌，一边按照前述的重量配比往反应釜中先后加入磷酸、复合磷酸盐、缓蚀剂、多元醇酯、水性表面活性剂、锌铬黄；

第二步，待上述组分完全溶解后将所得溶液冷却至常温，然后在通风状况下加入硝酸，最后补加入剩余的水即可得到前述的钢铁制件表面处理剂；

上述各步骤均是在常压下进行。

需要提前说明的是，在本发明中，影响本发明最终效果的是缓蚀剂在整个处理剂中所占的重量比，而非从柠檬酸钠、亚硫酸钠、硫酸锌中具体选择何种物质作为缓蚀剂，缓蚀剂可从柠檬酸钠、亚硫酸钠、硫酸锌中任选一种或两种以上的物质并可按任意比例进行混合，其最终得到的实验结果都极为接近。与缓蚀剂一样，影响本发明最终效果的是多元醇酯在整个处理剂中所占的重量比，多元醇酯可以从季戊四醇酯、糖脂、新戊基多元醇酯中任选一种或两种以上的物质并可按任意比例进行混合，多元醇酯如何在季戊四醇酯、糖脂、新戊基多元醇酯之间进行选择和配比对实验结果的影响可以忽略不计。介于上述原因，为简化表述，在以下实施例中仅给出了亚硫酸钠作为缓蚀剂、季戊四醇酯作为多元醇酯的例子。

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施例提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1：

在常压下，按照：浓度为85％的磷酸12％、复合磷酸盐3％、浓度为65％的硝酸7％、亚硫酸钠10％、水性表面活性剂3％、锌铬黄6％、季戊四醇酯7％、余量为水的重量配比将各组分准备好，并将上述组分盛放于相应的容器中，接着从装水的容器中取一部分水加入反应釜中并将反应釜中的水加热至50℃，然后一边搅拌，一边按照上述重量配比往反应釜中先后加入磷酸、复合磷酸盐、亚硫酸钠、季戊四醇酯、水性表面活性剂、锌铬黄，待上述组分完全溶解后将所得溶液冷却至常温，然后在通风状况下加入硝酸，最后补加入剩余的水即可得到本实施例的钢铁制件表面处理剂。

此后，先将得到的钢铁制件表面处理剂装入透明容器静置存放3个月，在此期间每天观察容器内沉淀物产生的情况并作记录，然后用该存放3个月后的处理剂对钢铁制件表面进行综合处理(即同时进行除锈、除油及磷化处理)，上述钢铁制件表面处理剂的使用方法与现有技术中硫酸除锈操作方式类似，其具体使用步骤为：先将钢铁制件表面处理剂与水按1：1的重量比兑水并混合均匀，即可得到处理液，然后将得到处理液注入处理槽中，钢铁制件采用浸渍的方式进行表面处理，处理过程中不时吊起钢铁制件在槽内抖动以加快处理进程、缩短处理时间，上述将钢铁制件表面处理剂兑水及用得到的处理液进行钢铁制件表面处理的过程均是在常温、常压的条件下进行。

需要说明的是，在用上述钢铁制件表面处理剂进行钢管表面综合处理的过程中，需要定期检测槽内处理液的PH值，当PH值大于3.8时就需要将酸槽内的除锈液全部予以更换，当PH值小于2.8，但是处理速度却较慢时，可以往处理槽内加入新的处理液以提高综合处理速度。

在将本实施例1得到钢铁制件表面处理剂静置存放的过程中，容器内液体一直保持澄清透明的状态，未见沉淀物产生。

上述静置存放3个月后的钢铁制件表面处理剂自2015年初投入国内某大型无缝钢管生产企业中进行表面综合处理生产试验，试验时间截止2015年10月初，得出以下结论：用本实施例1提供的钢铁制件表面处理剂按重量比1：1兑水调制的处理液进行钢管表面综合处理(包括除锈、除油及磷化)时，槽中的处理液将近五个月才更换一次，而在同等使用频率的情况下，该企业以往采用硫酸除锈时，每三个月就要将处理槽中的酸液全部更换一次，当钢管表面综合处理完成后，在显微镜下观察到，钢管表面形成的磷化膜均匀紧致,此外对涂装后钢管表面的涂料层进行剥离强度测试，发现漆膜附着力良好、剥离强度达标。

实施例2：

实施例2跟实施例1相比，只是各组分的重量配比有所改变，其他内容与实施例1完全相同，在此不再赘述，本实施例2中各组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸17％、复合磷酸盐8％、浓度为65％的硝酸12％、亚硫酸钠5％、水性表面活性剂1％、锌铬黄3％、季戊四醇酯4％、余量为水。

与实施例1一样，处理剂制备完成后将其置于透明容器中静置存放，在将本实施例2得到钢铁制件表面处理剂存放的过程中，容器内液体一直保持澄清透明的状态，未见沉淀物产生。

上述静置存放3个月后的钢铁制件表面处理剂同样于2015年初投入国内某大型无缝钢管生产企业中进行表面综合处理生产试验，试验时间截止2015年10月初，得出以下结论：用本实施例2提供的钢铁制件表面处理剂按重量比1：1兑水调制的处理液进行钢管表面综合处理(包括除锈、除油及磷化)时，槽中的处理液将近半年才更换一次，而在同等使用频率的情况下，该企业以往采用硫酸除锈时，每三个月就要将处理槽中的酸液全部更换一次，当钢管表面综合处理完成后，在显微镜下观察到，钢管表面形成的磷化膜同样均匀紧致,此外对涂装后钢管表面的涂料层进行剥离强度测试，发现漆膜同样附着力良好、剥离强度达标。

实施例3：

实施例3跟实施例1和2相比，只是各组分的重量配比有所改变，其他内容与实施例1完全相同，在此不再赘述，本实施例3中各组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸15％、复合磷酸盐5％、浓度为65％的硝酸10％、亚硫酸钠8％、水性表面活性剂2％、锌铬黄4％、季戊四醇酯6％、余量为水。

与实施例1和2一样，处理剂制备完成后将其置于透明容器中静置存放，在将本实施例3得到钢铁制件表面处理剂存放的过程中，容器内液体一直保持澄清透明的状态，未见沉淀物产生。

本实施例3提供的钢铁制件表面处理剂经静置存放3个月后于2015年初投入国内某大型无缝钢管生产企业中进行表面综合处理生产试验，试验时间截止2015年10月初，得出以下结论：用本实施例3提供的钢铁制件表面处理剂按重量比1：1兑水调制的处理液进行钢管表面综合处理(包括除锈、除油及磷化)时，槽中的处理液将近5个半月才更换一次，而在同等使用频率的情况下，该企业以往采用硫酸除锈时，每三个月就要将处理槽中的酸液全部更换一次，当钢管表面综合处理完成后，在显微镜下观察到，钢管表面形成的磷化膜均匀紧致,此外对涂装后钢管表面的涂料层进行剥离强度测试，发现漆膜附着力良好、剥离强度达标。

从实施例1～3的试验结果可以看出，本发明提供的钢铁制件表面处理剂可同时对钢管进行除锈、除油、磷化处理，大大缩短了钢管表面处理工艺流程，减少了废水产生量，提高了处理过程的环保性；更为重要的是，该钢铁制件表面处理剂在存放三个月后仍可在钢铁制件表面形成均匀紧致的磷化膜，不会因为存放时间过长而出现效用降低的问题，另外，与现有技术中的硫酸除锈相比，本发明提供的钢铁制件表面处理剂在同等的使用频率的前提下，槽液的更换次数仅为硫酸除锈的一半，极大程度地减少了酸的浪费，降低了企业的生产成本。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

最后，应该强调的是，为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (3)

1.一种钢铁制件表面处理剂，其组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸12-17％、复合磷酸盐3-8％、浓度为65％的硝酸7-12％、缓蚀剂5-10％、水性表面活性剂1-3％、锌铬黄3-6％、多元醇酯4-7％、余量为水；

所述缓蚀剂为亚硫酸钠、硫酸锌的混合物；

所述多元醇酯为季戊四醇酯、糖脂、新戊基多元醇酯的一种或任意两种以上的混合物。

2.根据权利要求1所述的钢铁制件表面处理剂，其特征在于：所述组分的重量配比为：浓度为85％的磷酸15％、复合磷酸盐5％、浓度为65％的硝酸10％、缓蚀剂8％、水性表面活性剂2％、锌铬黄4％、多元醇酯6％、余量为水。

3.一种制备权利要求1或2所述的用于钢铁制件表面处理剂的方法，包括以下步骤：

第一步，按照权利要求1或2所述的重量配比将各组分准备好，并盛放于相应的容器中，从装水的容器中取一部分水加入反应釜中并将反应釜中的水加热至50℃，然后一边搅拌，一边按照权利要求1或2所述的重量配比往反应釜中先后加入磷酸、复合磷酸盐、缓蚀剂、多元醇酯、水性表面活性剂、锌铬黄；

第二步，待上述组分完全溶解后将所得溶液冷却至常温，然后在通风状况下加入硝酸，最后补加入剩余的水即可得到权利要求1或2所述的钢铁制件表面处理剂；

上述各步骤均是在常压下进行。