CN105386066A - 一种碳钢酸洗液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳钢酸洗液，该酸洗液可在常温下广泛使用。该酸洗液采用低浓度的硫酸和弱酸柠檬酸及双氧水作为酸洗体系，同时采用三种缓蚀剂六亚甲基四胺、甲硫氨酸和碘化钾复配使用，能够有效抑制酸洗液的过腐蚀，同时能够有效清洗碳钢制件表面。

Description

一种碳钢酸洗液及其应用
技术领域
本发明涉及一种碳钢酸洗液，具体涉及一种含有复配缓蚀剂的碳钢酸洗液及其应用。
背景技术
金属材料表面易发生腐蚀、氧化等影响使用性能和外观的变化，用强酸清洗金属表面的锈蚀和污垢是金属材料表面预处理、管道、锅炉系统或其他对表面要求高的金属制件表面除垢的重要手段，强酸洗的方法迄今为止在金属材料、机械、冶金、化工、电力等行业有着非常广泛的应用。碳钢又称碳素钢，是在工业生产中最常用的钢种之一。碳钢不同于不锈钢，其合金成分中仅含有少量的硅、锰、铬、磷等成分，往往是通过热处理来改善其材料性能，所以碳钢的抗腐蚀性能远低于不锈钢。在强酸洗涤碳钢制件的过程中，往往会出现“过蚀”的现象，即清洗过程不仅将碳钢制件表面的脏污除去，还一并将碳钢基材的一部分溶解清洗掉，既造成了大量的酸洗废液，同时造成了金属材料的浪费。
针对上述问题，现有技术中往往采用在酸洗液中添加缓蚀剂减缓碳钢基材的腐蚀，这样既不用改变原有的工艺也不用增加额外的设备，大大改善了酸洗过腐蚀的状况。申请号为200810016402.5的名为《一种绿色苯甲酸类杂环碳钢酸洗缓蚀剂及其应用》的中国专利提供了一种苯甲酸类杂环碳钢酸洗缓蚀剂，添加至酸洗液中，也较为有效的抑制酸洗液对碳钢过腐蚀的情况，该缓蚀剂适用于盐酸体系，并要求温度高于室温，其制备和使用方法都有所限制。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种可在常温下广泛使用的碳钢酸洗液，该酸洗液采用低浓度的硫酸和弱酸柠檬酸及双氧水作为酸洗体系，同时采用三种缓蚀剂复配使用，能够有效抑制酸洗液的过腐蚀，同时能够有效清洗碳钢制件表面。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明中的碳钢酸洗液其组分及含量为：
浓硫酸20-35ml/L
柠檬酸60-80g/L
双氧水35-55ml/L
无水乙醇90-110ml/L
六亚甲基四胺3-5g/L
甲硫氨酸1-2g/L
碘化钾1-2g/L
溶剂为水。
进一步优选的配方为：
浓硫酸30ml/L
柠檬酸80g/L
双氧水45ml/L
无水乙醇105ml/L
六亚甲基四胺4g/L
甲硫氨酸2g/L
碘化钾2g/L
溶剂为水。
在以往的研究中，也有许多采用弱酸作为酸洗主成分的酸洗剂，但是由于弱酸本身的清洗效果有限，所以这些弱酸酸洗剂使用范围有限。本发明中采用浓硫酸与柠檬酸两种酸配合使用，不仅能够提升酸洗液的清洗效果，而且能够改善使用单一酸对碳钢表面的氧化物去除效果差的缺点。同时本发明的碳钢酸洗液中还添加一定量的双氧水和无水乙醇，添加双氧水后可有效增加清洗后的碳钢制件的光亮度，无水乙醇则作为双氧水的的稳定剂有效抑制双氧水的分解。在酸洗的过程中，部分乙醇还会氧化为乙酸，进一步发挥其稳定剂的作用，同时也增加了该酸洗液体系中的酸洗能力。
本发明的碳钢酸洗液中采用六亚甲基四胺、甲硫氨酸和碘化钾作为酸洗缓蚀剂。六亚甲基四胺通用名为乌洛托品，是常用的缓蚀剂之一；甲硫氨酸（Met）是氨基酸的一种，在其的分子中，含有一个碱性基团（-NH2）和一个酸性基团（-COOH），它是两性的，在强酸性溶液中它是以阳离子形式存在；碘化钾则属于无机缓蚀剂的一种。本发明的发明人在实践应用中发现，将六亚甲基四胺、甲硫氨酸和碘化钾以一定的质量比复配使用，可有效抑制碳钢在电化学腐蚀过程中阳极铁的溶解反应和阴极的析氢反应，即可有效抑制碳钢制件在酸洗过程中的过腐蚀。同时三者配合使用所需要的用量比单一使用时要低得多，但三者复配使用时的缓释速率却更高。
进一步优选，六亚甲基四胺、甲硫氨酸和碘化钾的质量比为2:1:1时抑制碳钢腐蚀效果最佳。
本发明中所述碳钢酸洗液适用于如下应用：
（1）将碳钢制件浸没于所述碳钢酸洗液中，浸没温度为15-30℃，浸没时间为3-6分钟。
（2）将所述碳钢酸洗液置于碳钢制循环管道中作为循环管道清洗液。
本发明中所述碳钢酸洗液适用于碳素结构钢，包括牌号Q195、Q215、Q235、Q255、Q275，还包括低碳钢牌号05F、08F、08、10F、10、15F、15、20F、20、25、20Mn、25Mn等，中碳钢牌号30、35、40、45、50、55、60、30Mn、40Mn、50Mn、60Mn等，高碳钢牌号65、70、65Mn等。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中的碳钢酸洗液在常温下使用，采用低浓度的硫酸和弱酸柠檬酸及双氧水作为酸洗体系，同时采用三种缓蚀剂复配使用，不仅能够有效抑制酸洗液的过腐蚀，同时能够有效清洗碳钢制件表面。
2、本发明中的碳钢酸洗液体系中不采用盐酸成分，酸洗过程无挥发对环境无污染。
3、本发明中的碳钢酸洗液清洗过后酸洗废液的酸浓度低，处理难度小。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
本实施例中的碳钢酸洗液按照下述配方进行配置：
溶剂使用去离子水，采用浓度为99.9%的浓硫酸、其他药剂为分析纯，双氧水中含30%H2O2。将浓硫酸和柠檬酸先溶于去离子水中，然后再将缓蚀剂溶入，然后倒入无水乙醇，将上述组分混合均匀后，最后再加入双氧水，缓慢搅拌至均匀。在室温条件下应用该酸洗液。
将实施例中配置好的酸洗液用于清洗表面腐蚀较为严重的45#钢试片，清洗方法为将45#钢试片浸没于实施例中的碳钢酸洗液中，浸没温度为25℃，浸没时间为5分钟。清洗完毕后，用去离子水冲洗试片表面至无残留。同时按照GB/T10124-88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行失重试验，记录缓蚀效率，如下表。
由测试结果可看出，本发明中的碳钢酸洗液可有效去除碳钢试片表面的氧化物层和腐蚀产物，碳钢试片表面清洗后光亮无残留。进一步地，酸洗液中的缓蚀剂对碳钢试片表面的缓蚀效率高，以实施例11为最佳。
对比例
采用下表中的配方进行对比，制备方法如实施例。
其中对比例8为现有技术中常见的硫酸体系酸洗剂。
将实施例11中的碳钢酸洗液与对比例中的酸洗液一同作为循环清洗液用于Q235管道内壁的清洗，清洗温度为室温，清洗时间为循环清洗5分钟。每种酸洗液清洗10根Q235管道，所有试验使用的管道为同一批，清洗结束后用去离子水冲洗3次。记录清洗结果和缓蚀效率如下。
从实施例和对比例的测试结果可以看出，本发明中的碳钢酸洗液清洗效果好，清洗后碳钢表面光泽度增加，避免了酸洗液的过腐蚀。
上述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳钢酸洗液，其特征在于所述碳钢酸洗液的组分及含量为：
浓硫酸20-35ml/L
柠檬酸60-80g/L
双氧水35-55ml/L
无水乙醇90-110ml/L
六亚甲基四胺3-5g/L
甲硫氨酸1-2g/L
碘化钾1-2g/L
溶剂为水。
2.如权利要求1所述碳钢酸洗液，其特征在于所述碳钢酸洗液的组分及含量为：
浓硫酸30ml/L
柠檬酸80g/L
双氧水45ml/L
无水乙醇105ml/L
六亚甲基四胺4g/L
甲硫氨酸2g/L
碘化钾2g/L
溶剂为水。
3.如权利要求1所述碳钢酸洗液，其特征在于：所述碳钢酸洗液中采用六亚甲基四胺、甲硫氨酸和碘化钾作为酸洗缓蚀剂。
4.如权利要求1所述碳钢酸洗液，其特征在于：六亚甲基四胺、甲硫氨酸和碘化钾的质量比为2:1:1。
5.一种如权利要求1-4任一所述碳钢酸洗液的应用，其特征在于：将碳钢制件浸没于所述碳钢酸洗液中，浸没温度为15-30℃，浸没时间为3-6分钟。
6.一种如权利要求1-4任一所述碳钢酸洗液的应用，其特征在于：将所述碳钢酸洗液置于碳钢制循环管道中作为循环管道清洗液。
7.一种如权利要求1-4任一所述碳钢酸洗液的应用，其特征在于：所述碳钢酸洗液用于碳素结构钢的酸洗。
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