CN107299348A - 一种环保型不锈钢抛光液及其制备方法和抛光工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环保型不锈钢抛光液及其制备方法和抛光工艺，该环保型不锈钢抛光液包括强氧化剂、腐蚀酸、复配络合剂、缓蚀剂、稀土添加剂、粘度调节剂、光亮剂、消泡剂、表面活性剂、NOx去除剂，去离子水。该抛光液稳定性好，使用寿命长，制备抛光液和处理不锈钢工艺简单，处理后的不锈钢表面平整，无氧化膜，无点蚀，镜面极佳，且抛光时间较段，使用过程中无刺激性气体产生，抛光液可多次循环使用。

Description

一种环保型不锈钢抛光液及其制备方法和抛光工艺
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种用于不锈钢化学抛光液及其制备方法和抛光工艺。
背景技术
随着人们生活水平的提高，不锈钢制品正越来越广泛的用于化工、石油、家电、五金、食品、机械制造等领域，且不锈钢制品的要求越来越高，不仅要经久耐用，还要达到外观镜面、光亮，细腻悦目的效果。
目前常用的抛光不锈钢的方法主要有（1）电化学抛光，电化学抛光虽然效果极佳，但能耗较高，对于复杂零件而言，不仅需要特殊夹具，而且对于阳极、阴极、盲孔的要求较高，对于盲孔而言，由于内孔表面为低电流密度区，无法在其内表面取得满意的抛光效果，且由于电力线分布不均匀，容易出现内外抛光效果不同；（2）机械抛光；机械抛光一般污染较大，对工作人员数量要求较多，首先需要高温酸洗去除氧化皮及灰膜黑渣，其次用抛光设备抛光，最后对抛光不合格产品，如氧化皮及焊接残留物，使用人工软布轮抛光机及绿色抛光膏抛光；（3）化学抛光：化学抛光成本低，对不锈钢制品几何形状无要求，能达到镜面光亮的要求，且工作简单，能耗较低。
化学抛光从化学反应的过程上来看，主要分为两个反应过程：
（a）氧化反应：金属离子在氧化剂的作用下，先被氧化成金属氧化物: M→MxOy；
（b）腐蚀反应：金属氧化物被腐蚀性酸液溶解，从而达到金属表面选择性溶解的作用，MxOy+H+→Mn++H2。
由此可见，一种有效的化学抛光液是由氧化剂、腐蚀剂和添加剂构成。市售的抛光液主要有以下几种类型：硫酸型化学抛光液、磷酸型化学抛光液、重铬酸酸及其盐系列、过氧化氢系列，每种类型的抛光液均有各自的优点，如硫酸抛光液由于不会挥发产生烟雾，易于达到环保的需求，磷酸能够在金属表面形成粘膜，易于满足抛光液的流动性需求，每种类型的抛光液均有各自的缺点，如过氧化氢在高温环境中分解较快，且抛光液存在寿命普遍不长、溶液稳定性差、工艺参数难以控制、化学抛光液难以维护、废液处理量大以及生产成本较高等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种环保型不锈钢抛光液及其制备方法和抛光工艺。
该环保型不锈钢抛光液包括：
强氧化剂：NaNO3 40~60g/L、HNO3 10~20ml/L和H3PO4 100~120ml/L；
腐蚀酸：HCl 50~100ml/L；
复配络合剂：羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵，质量比1:(1.5~2)，总量12~15g/L；
缓蚀剂：Na2MoO4 .10H2O，2~3g/L；
稀土添加剂：La(NO3)3 .6H2O，1~1.5g/L，其中稀土添加剂与缓蚀剂的比例为1:2；
粘度调节剂：聚乙二醇，4~8g/L；
光亮剂：磺基水杨酸，3~7g/L；
消泡剂：有机硅消泡剂，0.1~1g/L；
表面活性剂：十二烷基磺酸钠，5-7g/L；
NOx去除剂：1600目以上膨土岩的乙醇溶液，3~10g/L；
剩余为去离子水。
该不锈钢抛光液的抛光工艺包括如下步骤：打磨除去不锈钢基体毛刺-去离子水洗涤-甩干-脱脂-去离子水洗涤-活化-去离子水洗涤-化学抛光-去离子水洗涤-中和-水洗-吹干-除氢-自然冷却。
其中脱脂过程使用的脱脂液包括NaOH 50~90g/L、Na2CO315~250g/L、Na3PO4 .12H2O40~60g/L和OP乳化剂0.5-1g/L，采用浸泡方式，脱脂温度30-50oC，时间10~15min。
其中活化步骤使用的活化液包括体积百分比为15%-20%的硫酸水溶液，采用浸泡方式，温度为30-50℃，时间为1-2min。
化学抛光步骤为将不锈钢样品置于抛光液中浸泡5~15min。
其中中和步骤使用的中和液包括2~7wt.%的NaOH或Na2CO3，采用浸泡方式，时间为10~15min，温度为常温。
其中吹干步骤为冷风机吹干。
其中除氢步骤为在30min内将吹干后的不锈钢放入电热烤箱中，升温速率5oC/min，达到180~200oC时恒温24h，自然冷却。
本发明还提供了一种环保型不锈钢抛光液的制备方法，其步骤为：（1）筛磨膨土岩颗粒，使其细度为1600目以上，然后溶于乙醇中，加入适量十二烷基磺酸钠，于50-70oC下超声搅拌2h，获得A液；（2）将Na2MoO4 .10H2O、La(NO3)3 .6H2O、聚乙二醇有机硅消泡剂、氟化氢铵、十二烷基磺酸钠依次加入去离子水中，搅拌20~30min，然后依次加入NaNO3、HNO3、H3PO4、HCl、羟基乙叉二磷酸和磺基水杨酸，密闭反应器，持续搅拌20~30min，获得B液；（3）将A液混合于B液中，密闭搅拌20~30min，获得环保型不锈钢抛光液。其中不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢或马氏体不锈钢中的一种。
有益效果
本发明提供了一种环保型不锈钢抛光液，该抛光液稳定性好，使用寿命长，制备抛光液和处理不锈钢工艺简单，处理后的不锈钢表面平整，无氧化膜，无点蚀，镜面极佳，且抛光时间较段，使用过程中无刺激性气体产生，抛光液可多次循环使用。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面通过几个实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对发明构成任何的限定。
实施例1
一种环保型不锈钢抛光液，其特征在于所述抛光液包括：
强氧化剂：NaNO3 40g/L、HNO3 10ml/L和H3PO4 100ml/L；
腐蚀酸：HCl 50ml/L；
复配络合剂：羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵，质量比1:1.5，总量12~15g/L；
缓蚀剂：Na2MoO4 .10H2O，2g/L；
稀土添加剂：La(NO3)3 .6H2O，1g/L；
粘度调节剂：聚乙二醇，4g/L；
光亮剂：磺基水杨酸，3g/L；
消泡剂：有机硅消泡剂，0.1g/L；
表面活性剂：十二烷基磺酸钠，5g/L；
NOx去除剂：1600目以上膨土岩的乙醇溶液，3g/L；
剩余为去离子水。
制备抛光液的方法步骤为：（1）筛磨膨土岩颗粒，使其高于1600目，然后溶于乙醇中，加入适量十二烷基磺酸钠，于50-70oC超声搅拌2h，获得A液；（2）将Na2MoO4 .10H2O、La(NO3)3 .6H2O、聚乙二醇、有机硅消泡剂、氟化氢铵、十二烷基磺酸钠依次加入去离子水中，搅拌20~30min，然后依次加入NaNO3、HNO3、H3PO4、HCl、羟基乙叉二磷酸和磺基水杨酸，密闭反应器，持续搅拌20~30min，获得B液；（3）将A液混合于B液中，密闭搅拌20~30min，获得环保型不锈钢抛光液。
抛光工艺的步骤如下：打磨除去基体的毛刺-去离子水洗涤-甩干-脱脂-去离子水洗涤-活化-去离子水洗涤-化学抛光-去离子水洗涤-中和-水洗-吹干-除氢-自然冷却；其中脱脂过程使用的脱脂液包括NaOH 50~90g/L、Na2CO315~250g/L、Na3PO4 .12H2O 40~60g/L和OP乳化剂0.5-1g/L，脱脂温度30-50oC，时间10~15min，采用浸泡方式；其中活化步骤使用的活化液包括体积百分比为15%-20%的硫酸水溶液，温度为30-50℃，时间为1-2min，采用浸泡方式；其中化学抛光步骤为将不锈钢样品于抛光液中浸泡5~15min；其中中和步骤使用的中和液包括2~7wt.%的NaOH或Na2CO3，10~15min，温度常温，采用浸泡方式；其中吹干步骤为冷风机吹干；其中除氢步骤为在30min内将吹干后的不锈钢放入电热烤箱中，升温速率5oC/min，达到180~200oC时恒温24h，自然冷却，必要时，除氢后的不锈钢进行涂油保护。
实施例2
一种环保型不锈钢抛光液，其特征在于所述抛光液包括：
强氧化剂：NaNO3 50g/L、HNO3 20ml/L和H3PO4 110ml/L；
腐蚀酸：HCl 80ml/L；
复配络合剂：羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵，质量比1:1.5，总量13g/L；
缓蚀剂：钼酸钠，2.6g/L；
稀土添加剂：La(NO3)3 .6H2O，1.3g/L；
粘度调节剂：聚乙二醇，5.5g/L；
光亮剂：磺基水杨酸，5g/L；
消泡剂：有机硅消泡剂，0.6/L；
表面活性剂：十二烷基磺酸钠，7g/L；
NOx去除剂：1600目以上膨土岩的乙醇溶液，8g/L；
剩余为去离子水。
实施例3
一种环保型不锈钢抛光液，其特征在于所述抛光液包括：
强氧化剂：NaNO3 60g/L、HNO3 20ml/L和H3PO4 120ml/L；
腐蚀酸：HCl 100ml/L；
复配络合剂：羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵，质量比1:2，15g/L；
缓蚀剂：Na2MoO4 .10H2O，3g/L；
稀土添加剂：La(NO3)3 .6H2O，1.5g/L；
粘度调节剂：聚乙二醇，8g/L；
光亮剂：磺基水杨酸，7g/L；
消泡剂：有机硅消泡剂, 1g/L；
表面活性剂：十二烷基磺酸钠，7g/L；
NOx去除剂：1600目以上膨土岩的乙醇溶液，10g/L；
剩余为去离子水。
强氧化剂对抛光质量的影响（抛光液其他组分不变）：
氧化剂的作用是把表面金属氧化成金属氧化物，一方面可以有效地抑制化学反应的进程，使表面的金属能够均匀地进行腐蚀，另一方面有助于下一步腐蚀反应的进行，有助于表面微观凸起的区域反应的迅速发生，硝酸是常用的金属氧化剂，但硝酸属于挥发性酸，且反应过程中容易产生NOX，因而普遍被硝酸钠、硝酸钾取代作为氧化剂，这样可有效防止刺激性气体的产生，但是硝酸盐的氧化效果还是低于硝酸，且硝酸的使用一定程度上会提高腐蚀剂的用量，为了不降低氧化性能，又不产生NOX，我们使用硝酸钠和硝酸复配。磷酸是一种中强酸，主要起整平和光亮作用，在抛光过程生成一层白色磷酸转化膜，该膜能够有效的阻碍金属表面和溶液的扩散，从而使得金属的腐蚀相对减慢，以改变不锈钢表面的粗糙度及光亮度，最终达到平整化表面的状态。
腐蚀酸对抛光质量的影响（抛光液其他组分不变）：
腐蚀剂一般是由腐蚀性酸构成，假如没有腐蚀剂，则化学腐蚀的过程无法进行，盐酸在抛光液中的作用不可或缺，没有盐酸，氧化膜无法充分溶解，会产生灰白氧化膜，无光泽。盐酸浓度过低，溶解氧化膜不完全，且时间较长，盐酸浓度过高则腐蚀加剧，容易出现过腐蚀，影响平整性和抛光效果。
络合剂对抛光质量的影响（抛光液其他组分不变）：
膨土岩或不锈钢中存在的金属离子（非铁离子）会对抛光液的稳定性造成影响，因此需要在抛光液中加入能与重金属形成稳定络合物的络合剂，羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵均为络合剂，其中氟化氢铵对抛光液中氧化膜中的Fe离子有很适合的络合强度。
缓蚀剂对抛光质量的影响（抛光液其他组分不变）：
缓蚀剂主要负责抑制化学腐蚀的进程，避免金属由于腐蚀剂的强烈腐蚀作用而发生过腐蚀的现象或出现点蚀，使用无机钼酸钠与稀土添加剂复配，有利于在金属表面形成紧密吸附层，稀土添加剂本身无缓蚀效果，但对于钼酸钠的缓蚀效果有加强作用，可产生优良的缓释效果。
其余添加剂对抛光质量的影响：
本发明提供的环保型不锈钢抛光液稳定性好，使用寿命长，制备抛光液和处理不锈钢工艺简单，处理后的不锈钢表面平整，无氧化膜，无点蚀，镜面极佳，且抛光时间较段，使用过程中无刺激性气体产生，抛光液可多次循环使用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种环保型不锈钢抛光液，其特征在于所述抛光液包括：
强氧化剂：NaNO3 40~60g/L、HNO3 10~20ml/L和H3PO4 100~120ml/L；
腐蚀酸：HCl 50~100ml/L；
复配络合剂：羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵，质量比1:(1.5~2)，总量12~15g/L；
缓蚀剂：Na2MoO4 .10H2O，2~3g/L；
稀土添加剂：La(NO3)3 .6H2O，1~1.5g/L，其中稀土添加剂与缓蚀剂的用量比例为1:2；
粘度调节剂：聚乙二醇，4~8g/L；
光亮剂：磺基水杨酸，3~7g/L；
消泡剂：有机硅消泡剂 0.1~1g/L；
表面活性剂：十二烷基磺酸钠，5~7g/L；
NOx去除剂：1600目以上膨土岩的乙醇溶液，3~10g/L；
剩余为去离子水。
2.如权利要求1所述的一种环保型不锈钢抛光液，其特征在于所述抛光液包括：
强氧化剂：NaNO3 50g/L、HNO3 20ml/L和H3PO4 110ml/L；
腐蚀酸：HCl 80ml/L；
复配络合剂：羟基乙叉二磷酸和氟化氢铵，质量比1:1.5，总量13g/L；
缓蚀剂：Na2MoO4 .10H2O，2.6g/L；
稀土添加剂：La(NO3)3 .6H2O，1.3g/L；
粘度调节剂：聚乙二醇，5.5g/L；
光亮剂：磺基水杨酸，5g/L；
消泡剂：有机硅消泡剂 0.6/L；
表面活性剂：十二烷基磺酸钠，7g/L；
NOx去除剂：1600目以上膨土岩的乙醇溶液，8g/L；
剩余为去离子水。
3.如权利要求1或2所述的一种环保型不锈钢抛光液的抛光工艺，其步骤如下：机械打磨除去不锈钢基体毛刺-去离子水洗涤-甩干-脱脂-去离子水洗涤-活化-去离子水洗涤-化学抛光-去离子水洗涤-中和-水洗-吹干-除氢-自然冷却；
其中脱脂过程使用的脱脂液包括NaOH 50~90g/L、Na2CO315~250g/L Na3PO4 .12H2O 40~60g/L和OP乳化剂0.5-1g/L，采用浸泡方式，脱脂温度30-50oC，时间10~15min；
其中活化步骤使用的活化液包括体积百分比为15%-20%的硫酸水溶液，采用浸泡方式，温度为30-50℃，时间为1-2min；
其中化学抛光步骤为将不锈钢样品置于抛光液中浸泡5~15min；
其中中和步骤使用的中和液包括2~7wt.%的NaOH或Na2CO3，采用浸泡方式，温度为常温，时间为10~15min；
其中吹干步骤为冷风机吹干；
其中除氢步骤为在30min内将吹干后的不锈钢放入电热烤箱中，升温速率5oC/min，达到180~200oC时恒温24h，自然冷却，必要时，对除氢后的不锈钢进行涂油保护。
4.如权利要求1或2所述的一种环保型不锈钢抛光液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）筛磨膨土岩颗粒，使其高于1600目，然后溶于乙醇中，加入适量十二烷基磺酸钠，于50-70oC超声搅拌2h，获得A液；（2）将Na2MoO4 .10H2O、La(NO3)3 .6H2O、聚乙二醇、有机硅消泡剂、氟化氢铵、十二烷基磺酸钠依次加入去离子水中，搅拌20~30min，然后依次加入NaNO3、HNO3、H3PO4、HCl、羟基乙叉二磷酸和磺基水杨酸，密闭反应器，持续搅拌20~30min，获得B液；（3）将A液混合于B液中，密闭搅拌20~30min，获得环保型不锈钢抛光液。
5.如权利要求1或2所述的一种环保型不锈钢抛光液，其特征在于所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢或马氏体不锈钢中的一种。
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