CN106400036A - 一种取代盐酸除锈的环保工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 20～30份，聚甲基丙烯酸 5～10份，铬酐 6～12份，表面活性剂 10～20份,葡萄糖酸钠 3～6份，三乙醇胺 1～3份，聚丙烯酰胺1～3份，1,4‑丁炔二醇 1～2份，氯化钠0.01～0.1份，功能助剂0.5～2份，水70～90份；所述除锈剂的pH为6.0左右，密度为0.9～1.2g/cm3；本发明除锈剂不使用盐酸，即从源头减少酸雾产生，除锈剂中未使用对人体有害的物质，不会对环境产生污染，为一种环保型除锈剂；并且此除锈剂除锈性能十分优异，除锈时间非常短，同时除锈率十分高，有效地恢复金属基体表面光泽，极具应用前景。

Description

一种取代盐酸除锈的环保工艺
技术领域
本发明属于金属除锈、防锈技术领域，具体涉及一种取代盐酸除锈的环保工艺。
背景技术
除锈处理是钢铁表面涂饰前的基本工序。除锈方法大致可分为机械法和化学法二大类，它们各具其特点，适用于不同场合。其中，化学法具有效果好、效率高、工艺操作简单、成本低等一系列优点，所以在工业上获得了广泛应用。化学除锈中常见的方式是利用除锈液，比如酸等对钢铁表面进行清洗。不同的酸其价格不同，常用的是价格较低的硫酸和盐酸。硫酸危险性大，而且酸洗后水洗不容易洗净，遗留的残酸易影响表面处理的后续工序，因此实际生产中更多的是用盐酸。
钢制件表面处理用盐酸除锈的工艺过程是，首先将钢制件在常温、浓度一般在15-20%的盐酸溶液酸洗槽中浸泡，时间一般在30分钟至2小时，然后在水洗槽中用流动的清水进行漂洗，这样即完成了除锈前处理过程。但钢制件盐酸酸洗存在三个环境污染问题：产生较多的酸雾、大量酸性漂洗水及浓度7%以上的废酸，不但对环境造成一定的污染，而且因为酸洗车间环境恶劣，近年来雇佣酸洗操作工人变得极为困难，因此，必须采取为了解决盐酸除锈存在的环境污染问题，人们发明了很多方法。
对于防止酸雾，一般主要有三种方法：一是通过设置在酸洗槽沿的抽风口把酸雾吸入酸雾净化塔来净化酸雾，二是在酸洗液表面覆盖酸雾抑制剂，三是降低盐酸的浓度到10%以下。酸雾净化塔和酸雾抑制剂目前已经属于公知的技术，虽然也不断有专利技术公开，例如，CN034589、CN1010419、CN1O1210330、CN1O2443813、CN1O1864624、CN1O1810352及CN1O2260875等，公开了由各种缓蚀剂、表面活性剂及络合剂等组成的酸洗抑雾添加剂；CN100570007、CN1O1298681及CN1O1569823公开了密闭酸洗槽及酸雾回收装置等。但这两种处理酸雾方式都存在当钢制件从酸洗槽提出时产生的酸雾无法解决的问题。因此，最有效的解决酸雾的方法还是降低盐酸浓度到10%以下。中国专利CN1039850公开了一种低酸浓度的除锈剂配方：酸浓度8-12%，15-200g/L铁(III)离子，此种除锈剂实际应用中由于配方过于简单，存在钢基体过腐蚀，需要强力冲洗才能去除疏松的锈层，因此要产生大量的漂洗水。
综上所述，目前对于钢制件电镀及热浸镀工艺的前处理除锈，不是存在酸雾，就是需要大量漂洗水，采用盐酸进行除锈的工艺已经不能满足现有除锈的发展要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种取代盐酸除锈的环保工艺，该除锈方法过程中不产生酸雾，其所使用的除锈剂除锈完全、不伤基体、溶液稳定性好、高效快速。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种取代盐酸除锈的环保工艺，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 20～30份，聚甲基丙烯酸 5～10份，铬酐 6～12份，表面活性剂 10～20份,葡萄糖酸钠 3～6份，三乙醇胺 1～3份，聚丙烯酰胺1～3份，1,4-丁炔二醇 1～2份，氯化钠0.01～0.1份，功能助剂0.5～2份，水70～90份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1～2组成，所述除锈剂的pH为6.0左右，密度为0.9～1.2g/cm3；
所述除锈的工艺包括以下步骤：首先，将除锈剂加入除锈槽中，并将需要清洗的钢铁件浸入除锈剂中，开启微波，在微波的辐射下进行除锈处理；然后，将上述除锈处理的钢铁件从除锈槽中提出再浸入到漂洗水槽内的清水中进行漂洗，漂洗结束后将钢铁件从漂洗水槽内提出便完成除锈。
所述表面活性剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂以质量比1：1复配而成，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
所述功能助剂为防冻剂、消泡剂、增溶剂增稠剂中的一种或多种。
所述微波辐照采用微波发生器1250±50MHz，辐照时间为100～200秒。
所述漂洗水槽上连接有pH值监测控制装置与能够实时循环的过滤装置，所述pH值监测控制装置内装有碱性物质；并通过pH值监测控制装置将漂洗水槽内的清水的pH值控制7左右。
所述的碱性物质包括氨水、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾。
所述除锈剂的制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数，在反应釜中先加1/2的水，然后以100-150转/分钟速度边搅拌边依次加入复合有机酸、聚甲基丙烯酸、铬酐、葡萄糖酸钠、氯化钠、功能助剂，并加热至40～50℃，保温30～60min，放冷；（2）往步骤（1）混合物中加入重量份数的三乙醇胺、聚丙烯酰胺和1,4-丁炔二醇，搅拌使其充分溶解；（3）加入表面活性剂至步骤(2)中的混合溶液中，然后兑剩余1/2水；启动搅拌装置，30-50转/分钟，搅拌10分钟，静置，即得所述除锈剂。
本发明的技术效果为：（1）本发明除锈剂不使用盐酸，即从源头减少酸雾产生，其水溶性好，水解稳定性高，粘温性能好，粘度指数高，可压缩性小；除锈剂中未使用对人体有害的物质，不会对环境产生污染，为一种环保型除锈剂；（2）本发明采用复合有机酸为主，并配以各种功能成分，所制备的除锈剂除锈性能十分优异；其中，聚甲基丙烯酸可以起到破坏铁锈内部基体结构的作用，从而可以增大铁锈与除锈剂的接触面，加快除锈的速率，除锈更加彻底，三乙醇胺和聚丙烯酰胺配合使用能够有效减小溶液对金属表面的腐蚀性；本发明除锈剂有效地恢复金属基体表面光泽，无过腐蚀和氢脆现象产生；（3）本发明除锈剂的pH值约为6.0，趋于中性，从而从源头避免了对设备、系统产生任何形式的腐蚀；（4）本发明采用微波除锈方法，克服了除锈剂在常态除锈时间过长、除锈不彻底等技术不足。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述：
实施例1
一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 20份，聚甲基丙烯酸 5份，铬酐 6份，壬基酚聚氧乙烯醚 5份,十二烷基苯磺酸钠 5份，葡萄糖酸钠 3份，三乙醇胺 1份，聚丙烯酰胺1份，1,4-丁炔二醇 1份，氯化钠0.01份，消泡剂 0.2份，增溶剂0.3份，水70份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1组成。
实施例2
一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 30份，聚甲基丙烯酸10份，铬酐 12份，辛基酚聚氧乙烯醚 10份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 10份，葡萄糖酸钠 6份，三乙醇胺 3份，聚丙烯酰胺3份，1,4-丁炔二醇 2份，氯化钠0.1份，防冻剂0.3份，消泡剂0.3份，水90份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：2组成。
实施例3
一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 25份，聚甲基丙烯酸 8份，铬酐 9份，脂肪醇聚氧乙烯醚 10份,十二烷基苯磺酸钠 5份，葡萄糖酸钠 5份，三乙醇胺 2份，聚丙烯酰胺2份，1,4-丁炔二醇 1.5份，氯化钠0.06份，增溶剂0.4份，增稠剂0.4份，水80份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1.5组成。
实施例4
一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 28份，聚甲基丙烯酸 7份，铬酐 10份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 10份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 6份，葡萄糖酸钠 5份，三乙醇胺 3份，聚丙烯酰胺2份，1,4-丁炔二醇1.2份，氯化钠0.04份，功能助剂1.2份，水82份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1.2组成。
实施例5
一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 24份，聚甲基丙烯酸 7份，铬酐 8份，辛基酚聚氧乙烯醚 5份,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 7份，葡萄糖酸钠 4份，三乙醇胺 1.3份，聚丙烯酰胺1.4份，1,4-丁炔二醇 1.2份，氯化钠0.06份，消泡剂0.6份，增稠剂 0.4份，水78份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1.6组成。
实施例6
一种取代盐酸除锈的环保工艺，其中，用于除锈的除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 26份，聚甲基丙烯酸 9份，铬酐 11份，壬基酚聚氧乙烯醚 6份,十二烷基苯磺酸钠8份，葡萄糖酸钠 5份，三乙醇胺 2，聚丙烯酰胺2份，1,4-丁炔二醇 2份，氯化钠0.07份，防冻剂0.5份，增溶剂0.5份，水84份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1.8组成。
实施例7
实施例1-6所述除锈剂的制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数，在反应釜中先加1/2的水，然后以120转/分钟速度边搅拌边依次加入复合有机酸、聚甲基丙烯酸、铬酐、葡萄糖酸钠、氯化钠、功能助剂，并加热至45℃，保温45min，放冷；（2）往步骤（1）混合物中加入重量份数的三乙醇胺、聚丙烯酰胺和1,4-丁炔二醇，搅拌使其充分溶解；（3）加入表面活性剂至步骤(2)中的混合溶液中，然后兑剩余1/2水；启动搅拌装置，40转/分钟，搅拌10分钟，静置，即得所述除锈剂。
实施例8
对实施例1-6的除锈剂进行性能测试实验，测试工艺：首先，将除锈剂加入除锈槽中，并将需要清洗的钢铁件浸入除锈剂中，开启微波，在微波的辐射下进行除锈处理；然后，将上述除锈处理的钢铁件从除锈槽中提出再浸入到漂洗水槽内的清水中进行漂洗，漂洗结束后将钢铁件从漂洗水槽内提出便完成除锈。所述微波辐照采用微波发生器1250MHz，辐照时间为150秒。
其测试结果如下表1：
锈迹清除率（%） 除锈时间（s） 对钢铁件表面的影响
实施例1 96.3 185 表面光洁，无影响
实施例2 97.2 190 表面光洁，无影响
实施例3 95.5 180 表面光洁，无影响
实施例4 96.8 195 表面光洁，无影响
实施例5 94.7 200 表面光洁，无影响
实施例6 95.3 175 表面光洁，无影响
由表1可以看出本发明所制备的除锈剂除锈性能十分优异，除锈时间非常短，同时除锈率十分高，有效地恢复金属基体表面光泽，极具应用前景。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种取代盐酸除锈的环保工艺，其特征在于，所述除锈的工艺包括以下步骤：首先，将除锈剂加入除锈槽中，并将需要清洗的钢铁件浸入除锈剂中，开启微波，在微波的辐射下进行除锈处理；然后，将上述除锈处理的钢铁件从除锈槽中提出再浸入到漂洗水槽内的清水中进行漂洗，漂洗结束后将钢铁件从漂洗水槽内提出便完成除锈；
所述除锈剂由以下重量份数的原料制成：复合有机酸 20～30份，聚甲基丙烯酸 5～10份，铬酐 6～12份，表面活性剂 10～20份,葡萄糖酸钠 3～6份，三乙醇胺 1～3份，聚丙烯酰胺1～3份，1,4-丁炔二醇 1～2份，氯化钠0.01～0.1份，功能助剂0.5～2份，水70～90份；其中，所述复合有机酸为环烷酸与酒石酸按重量比为1：1～2组成，所述除锈剂的pH为6.0左右，密度为0.9～1.2g/cm3。
2.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂以质量比1：1复配而成，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
3.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述功能助剂为防冻剂、消泡剂、增溶剂、增稠剂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述微波辐照采用微波发生器1250±50MHz，辐照时间为100～200秒。
5.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述漂洗水槽上连接有pH值监测控制装置与能够实时循环的过滤装置，所述pH值监测控制装置内装有碱性物质；并通过pH值监测控制装置将漂洗水槽内的清水的pH值控制7左右。
6.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述的碱性物质包括氨水、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸钾。
7.根据权利要求1所述的环保工艺，其特征在于，所述除锈剂的制备方法包括如下步骤：（1）按重量份数，在反应釜中先加1/2的水，然后以100-150转/分钟速度边搅拌边依次加入复合有机酸、聚甲基丙烯酸、铬酐、葡萄糖酸钠、氯化钠、功能助剂，并加热至40～50℃，保温30～60min，放冷；（2）往步骤（1）混合物中加入重量份数的三乙醇胺、聚丙烯酰胺和1,4-丁炔二醇，搅拌使其充分溶解；（3）加入表面活性剂至步骤(2)中的混合溶液中，然后兑剩余1/2水；启动搅拌装置，30-50转/分钟，搅拌10分钟，静置，即得所述除锈剂。
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