CN107488861A - 一种电镀锌前处理用碱性化学清洗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其质量百分比包括:氢氧化钠15~35%,碳酸钠25~55%,磷酸三钠5~30%,苯甲酸钠5~15%,柠檬酸钠3~10%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂5~15%、聚醚型消泡剂0.5~2%。本发明所述清洗剂在喷淋过程中能有效抑制泡沫的产生,脱脂速度快、去污能力强、清洗效果好,对pH值的缓冲能力强,在硬水中稳定,使用寿命长,使用温度范围宽,能有效地提高了电镀锌层的附着力可满足大型电镀锌生产工艺对镀锌基板前清洗处理的时间和清洗效率要求,具有重要的工业推广意义。
Description
技术领域
本发明属于清洁试剂技术领域,具体涉及一种电镀锌前处理用碱性化学清洗剂。
背景技术
电镀锌基板通常通过化学脱脂、刷洗、电解脱脂和酸洗清除掉带钢表面的油污、铁粉等残留物和氧化物,获得洁净活化的表面;然后在多组电镀槽内镀上锌,再通过活化剂处理和磷化处理获得汽车板所需的表面。如果生产家电或普通电镀锌板,则通过辊涂机对表面进行钝化处理或涂上耐指纹膜,经红外烘干后再在静电涂油机涂上防锈油。除油清洗是电镀锌板前处理工序中非常重要的环节之一,电镀钢板所用基材为冷轧钢板,在电镀前必须经过表面清洗处理工艺,以除去金属表面的油颗粒和其它表面残留物,若前处理中除油不净,将油污带入电镀工艺,将导致电镀层附着力下降,生产的电镀产品质量达不到用户要求。
通常大型电镀锌生产线速度为80~200m/min,化学清洗时间不能超过15秒。而目前市场上的化学清洗剂在高速电镀锌生产线上使用时清洗效率低,除油效果差,导致电镀层附着力差,严重影响了电镀锌产品质量。
HIGUCHI YUKINOBU,ISHII KATSUHIRO等发明了一种钢板清洗剂(JP052778641),该钢板清洗剂可快速清洗钢板表面油污和氧化物,主要由碱性剂、表面活化剂和碱金属氢氧化物和碱金属硅酸盐等作为螯合物构成;其pH≥12.0,清洗温度40~90℃,但该专利清洗剂中含有碱金属硅酸盐,但如采用碱金属硅酸盐清洗冷轧板时,清洗后板面残留的Si会影响电镀锌层的附着力,因此,清洗电镀锌用冷轧基材表面时,碱性清洗剂中不能含有碱金属硅酸盐。黄先球、卢鹰等发明了一种用于冷轧镀锌前处理的清洗剂(200610018143.0),各组分及其重量百分比为:氢氧化钠10~50%,碳酸钠10~40%,聚合磷酸钠5~30%,葡萄糖酸盐5~30%,复合烷基磷酸酯表面活性剂1~7%,聚醚型消泡剂1~7%;该清洗剂能有效除掉金属皂,在硬水中稳定,无絮状物,无析出物,使用中不会结垢、泡沫低,去污能力强,对pH值的缓冲能力强,使用寿命长、在50~80℃都有良好的清洗效果,使用温度范围宽;但该清冼剂适用于热镀锌前处理用化学清洗,不适用于电镀锌前处理化清洗,因为电镀锌比热镀锌的镀层薄,对钢板表面洁净要求更高,因而对清洗剂的清洗效率提出了更高的要求。
综上,用于冷轧钢板表面清洗的碱性清洗剂国内外研究的人众多,但用于电镀锌板前处理用快速高效的碱性化学清洗剂还未见报道,急需开发出一种快速高效电镀锌前处理化学清洗剂,以满足电镀锌板前处理的需要。
发明内容
本发明的目的是针对目前大型电镀锌生产工艺的需求,提供一种用于电镀锌板前处理的快速高效的碱性清洗剂,该清洗剂在喷淋过程中能有效抑制泡沫的产生,脱脂速度快、去污能力强、清洗效果好,对pH值的缓冲能力强,在硬水中稳定,使用寿命长,使用温度范围宽。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其质量百分比包括:氢氧化钠15~35%,碳酸钠25~55%,磷酸三钠5~30%,苯甲酸钠5~15%,柠檬酸钠3~10%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂5~15%、聚醚型消泡剂0.5~2%。
优选的,所述氢氧化钠所占质量百分比为20~30%。
优选的,所述碳酸钠所占质量百分比为30~50%。
优选的,所述磷酸三钠所占质量百分比为10~25%。
优选的,所述苯甲酸钠所占质量百分比为8~12%。
优选的,所述柠檬酸钠所占质量百分比为5~9%。
优选的,所述壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂所占质量百分比为8~12%。
优选的,所述聚醚型消泡剂所占质量百分比为1~2%。
上述方案中,所述电镀锌板前处理用化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为2~3%的混合液(清洗液)。
将上述电镀锌板前处理用化学清洗剂应用于清洗镀锌前的冷轧钢板,具体参数如下:清洗方式为喷淋化学清洗,清洗液浓度为2~3%;清洗液工作温度为70~90℃,喷淋清洗压力为0.25~0.5MPa,喷淋清洗时间为5~15秒;洗净率≥99%。
本发明采用组分的机理及作用:
氢氧化钠:主要用途是皂化去油润湿钢板表面,氢氧化钠能与动植物油脂发生皂化反应,生成甘油和肥皂,而甘油和肥皂易溶于水,从而去除油污;氢氧化钠含量低于15%时,达不到皂化去油润湿钢板表面效果,氢氧化钠含量高于35%时,对金属有一定的腐蚀性,并且会使皂化反应形成的肥皂溶解困难,使除油效果变差。
碳酸钠:主要用途是起碱性缓冲助洗、保证溶液的稳定性、提高清洗剂的使用寿命作用,但由于其价格低廉,可部分取代氢氧化钠;碳酸钠含量低于25%时,碱性缓冲助洗作用不显著,碳酸钠含量高于55%时,易被钢板表面吸附,难被后续漂洗工序漂洗干净。
磷酸三钠:主要用途是对硬水中的钙、镁离子起络合作用和对pH值起缓冲作用,对油污有显著的润湿和分散作用;磷酸三钠含量低于5%时,效果差,磷酸三钠含量高于30%时,不仅增加生产成本,而且效果增加不明显。
苯甲酸钠:主要起缓蚀作用,在冷轧钢板表面形成一层致密的保护膜,从而有效抑制金属表面的腐蚀,还能增加清洗性能,同时能有效避免目前一般化学清洗剂中加入的缓蚀剂在钢板表面形成的保护膜对电镀锌的附着力产生的不利影响;苯甲酸钠的添加量低于5%时,其缓蚀效果差,添加量高于15%时,不仅增加生产成本,而且缓蚀效果增加不明显。
柠檬酸钠:可与清洗液中的Fe、Ca、Mg等金属离子形成配位化合物,减少这些金属离子与油脂皂化形成的脂肪酸结合成金属皂的可能,这些重金属的脂肪酸盐不溶于水会沉积在清洗设备内,也会再次粘附于钢板而导致清洗效率下降;柠檬酸钠的添加量低于3%时,达不到阻止金属皂形成的效果,添加量高于10%时,不仅增加生产成本,并且清洗效率增加不明显。
壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂:主要起润湿、乳化、分散、增溶作用,能降低表面张力,促使油污脱离钢板表面并分散到水中,产生的泡沫很少;壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂含量低于5%时,降低表面张力不明显,含量高于15%时,成本增加,易吸附在钢板表面,难被后续漂洗工序漂洗干净。
聚醚型消泡剂:主要用途起消除泡沫作用;在电解脱脂时,清洗液里产生的泡沫会增加溶液的电阻,导致电流效率降低,清洗效果变差;聚醚型消泡剂含量低于0.5%时,消除泡沫作用不强,含量超过2%时,一方面增加生产成本,但消泡效果增加不明显;另一方面易吸附在钢板表面,难被后续漂洗工序漂洗干净,严重影响下一步电镀锌层的附着力。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1)本发明所述化学清洗剂在喷淋过程中能有效抑制泡沫的产生,并在硬水中稳定,脱脂速度快,去污能力强,在5~15秒内即可实现99%以上的洗净率,适用于电镀锌板前处理。
2)本发明所述化学清洗剂对pH值的缓冲能力强,使用寿命长;在70~90℃都有良好的清洗效果,使用温度范围宽,适用性广。
3)采用本发明所述化学清洗剂清洗后所得电镀锌层的附着性能优良,且清洗剂消耗量低,清洗效果满足大型高速电镀锌工艺需求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其所占质量百分比包括:氢氧化钠35%,碳酸钠40%,磷酸三钠5%,苯甲酸钠5%,柠檬酸钠9.5%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂5%、聚醚型消泡剂0.5%;按上述配比条件称取各原料化学清洗剂,将称取的各原料搅拌均匀混合,得电镀锌板前处理用化学清洗剂。
将本实施例所得化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为3%的混合液,用于对电镀锌板(板厚为0.5mm的冷轧板)进行化学清洗,具体参数如下:清洗温度为80℃,喷淋清洗压力为0.5MPa,喷淋清洗时间10s。
采用本实施例所述化学清洗剂进行喷淋清洗过程中,无泡沫产生,在清洗带油冷轧板表面时间10秒时,洗净率达到99%以上,清洗后表面无腐蚀。
在经上述清洗处理的冷轧板上进行电镀锌后,所得镀层的附着力优良:经180°弯曲镀层无裂纹,杯突值为8.2mm镀层无裂纹。
实施例2
一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其所占质量百分比包括:氢氧化钠20%,碳酸钠35%,磷酸三钠15%,苯甲酸钠10%,柠檬酸钠7%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂11%、聚醚型消泡剂2%;按上述配比条件称取各原料化学清洗剂,将称取的各原料搅拌均匀混合,得电镀锌板前处理用化学清洗剂。
将本实施例所得化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为2.5%的混合液,用于对电镀锌板(板厚为0.8mm的冷轧板)进行化学清洗,具体参数如下:清洗温度为70℃,喷淋清洗压力为0.25MPa,喷淋清洗时间5s。
采用本实施例所述化学清洗剂进行喷淋清洗过程中,无泡沫产生,在清洗带油冷轧板表面时间5秒时,洗净率达到99%以上,清洗后表面无腐蚀。在经上述清洗处理的冷轧板上进行电镀锌后,所得镀层的附着力优良:经180°弯曲镀层无裂纹,杯突值为8.5mm镀层无裂纹。
实施例3
一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其所占质量百分比包括:氢氧化钠16%,碳酸钠55%,磷酸三钠6%,苯甲酸钠6%,柠檬酸钠10%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂6%、聚醚型消泡剂1%;按上述配比条件称取各原料化学清洗剂,将称取的各原料搅拌均匀混合,得电镀锌板前处理用化学清洗剂。
将本实施例所得化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为2%的混合液,用于对电镀锌板(板厚为1.0mm的冷轧板)进行化学清洗,具体参数如下:清洗温度为90℃,喷淋清洗压力为0.4MPa,喷淋清洗时间15s。
采用本实施例所述化学清洗剂进行喷淋清洗过程中,无泡沫产生,在清洗带油冷轧板表面时间15秒时,洗净率达到99%以上,清洗后表面无腐蚀。在经上述清洗处理的冷轧板上进行电镀锌后,所得镀层的附着力优良:180°弯曲镀层无裂纹,杯突值为8.8mm镀层无裂纹。
实施例4
一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其所占质量百分比包括:氢氧化钠25%,碳酸钠30%,磷酸三钠20%,苯甲酸钠8%,柠檬酸钠5.5%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂10%、聚醚型消泡剂1.5%;按上述配比条件称取各原料化学清洗剂,将称取的各原料搅拌均匀混合,得电镀锌板前处理用化学清洗剂。
将本实施例所得化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为2.7%的混合液,用于对电镀锌板(板厚为0.4mm的冷轧板)进行化学清洗,具体参数如下:清洗温度为85℃,喷淋清洗压力为0.35MPa,喷淋清洗时间8s。
采用本实施例所述化学清洗剂进行喷淋清洗过程中,无泡沫产生,在清洗带油冷轧板表面时间8秒时,洗净率达到99%以上,清洗后表面无腐蚀。在经上述清洗处理的冷轧板上进行电镀锌后,所得镀层的附着力优良:180°弯曲镀层无裂纹,杯突值为8.0mm镀层无裂纹。
实施例5
一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其所占质量百分比包括:氢氧化钠30%,碳酸钠35%,磷酸三钠7%,苯甲酸钠7%,柠檬酸钠8%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂12%、聚醚型消泡剂1%;按上述配比条件称取各原料化学清洗剂,将称取的各原料搅拌均匀混合,得电镀锌板前处理用化学清洗剂。
将本实施例所得化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为2.3%的混合液,用于对电镀锌板(板厚为1.2mm的冷轧板)进行化学清洗,具体参数如下:清洗温度为75℃,喷淋清洗压力为0.45MPa,喷淋清洗时间12s。
采用本实施例所述化学清洗剂进行喷淋清洗过程中,无泡沫产生,在清洗带油冷轧板表面时间12秒时,洗净率达到99%以上,清洗后表面无腐蚀。在经上述清洗处理的冷轧板上进行电镀锌后,所得镀层的附着力优良:180°弯曲镀层无裂纹,杯突值为9.0mm镀层无裂纹。
应用例
将本发明实施例2所得电镀锌板前处理用化学清洗剂与从德国进口普通碱性化学清洗剂(P3)分别应用于武钢电镀锌生产线,板厚为0.8mm,表面油污量为125mg/m2(钢板单面),采用的清洗参数为:清洗温度为70℃,喷淋清洗压力为0.25MPa,喷淋清洗时间5s;清洗测试结果见表1。
表1两种碱性清洗剂的性能测试结果
上述结果表明,本发明所述电镀锌板前处理用化学清洗剂与普通碱性化学清洗剂相比,吨钢清洗剂消耗量更低,镀层附着力更优,且在极短时间内即可实现99%以上的洗净率,满足大型高速电镀锌生产线工艺需求。
上述实施例仅为最佳例举,而并非是对本发明的实施方式的限定。以上实施例仅为本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域技术人员来说,在不脱离本发明原料前提下,所作出的若干改进,也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电镀锌板前处理用化学清洗剂,各组分及其质量百分比包括:氢氧化钠15~35%,碳酸钠25~55%,磷酸三钠5~30%,苯甲酸钠5~15%,柠檬酸钠3~10%、壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂5~15%、聚醚型消泡剂0.5~2%。
2.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述氢氧化钠所占质量百分比为20~30%。
3.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述碳酸钠所占质量百分比为30~50%。
4.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述磷酸三钠所占质量百分比为10~25%。
5.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述苯甲酸钠所占质量百分比为8~12%。
6.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述柠檬酸钠所占质量百分比为5~9%。
7.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂所占质量百分比为8~12%。
8.根据权利要求1所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述电镀锌板前处理用化学清洗剂加水配制成各组分总浓度为2~3%的清洗液。
9.根据权利要求8所述的电镀锌板前处理用化学清洗剂,其特征在于,所述清洗液的清洗参数如下:清洗方式为喷淋化学清洗,清洗液工作温度为70~90℃,喷淋清洗压力为0.25~0.5MPa,喷淋清洗时间为5~15秒。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171219 |
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