CN107723695A - 一种热轧酸洗钢板用水基防锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热轧酸洗钢板用水基防锈剂，应用苯甲酸胺先与金属离子形成一层络合物膜，此膜的外层锆酸盐在金属表面形成无机钝化膜，对热轧酸洗板双层保护；所述的防锈剂是由下述质量份的组分组成：氟锆酸钾10‑20份，苯甲酸胺8‑18份，六亚甲基四胺2‑5份，三乙醇胺5‑10份，聚乙二醇3‑8份，蓖麻酸2‑5份，磷酸钠3‑6份，烷基聚氧乙烯醚1‑2份，碳酸钠0.5‑2份，去离子水18‑25份；本发明在钢板表面生成均匀、完整及强度高的保护膜，作为独立相存在，把金属与空气、水和污染杂质等完全隔离，通过扫描电镜观察成膜状态，在钢板表面微观形貌成膜均匀完整，降低金属的溶解速度，双层复合防锈膜的防锈周期较比单层膜而言长近1倍。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁水基型防锈剂领域，具体涉及一种工业用热轧酸洗钢板防锈剂及其制备方法。
背景技术
热轧酸洗钢板在加工过程中的锈蚀是一直存在的难题，特别是由于加工工序长、气候炎热潮湿等原因，锈蚀会给热轧板后期用户如汽车加工等带来磷化、涂装等严重问题。热轧酸洗钢板在加工后的防锈蚀是一直存在的难题，原因是酸洗生产线具有大量的酸雾HCl，同时包括SO2、氮的氧化物、二氧化碳等强腐蚀气体以及各种粉尘等，对于要求防锈周期较长的钢板提出更高的要求，普通单层膜保护无法达到要求。
目前，热轧酸洗钢板的工序间和长时间的封存防锈多采用防锈油，但汽车加工工序还需进行除油处理，由于去除难度大、资源紧张、环保不易分解等问题，使得开发针对热轧酸洗钢板用水基防锈剂的研究具有非常重要的意义。通常使用的无机水基型防锈剂有铬酸盐型、亚硝酸盐型、磷酸盐型等，尽管这些防锈剂技术相对成熟，并且性能稳定，但必须面对防锈剂中含有的大量有毒物质会对环境造成污染的问题。随着环保增强以及相关法律的健全，研究针对热轧酸洗钢板用的水基防锈剂成为一个亟待解决的课题。
专利201210353268.4环保型工序间防锈剂公开一种可同时适用于铝合金、铜合金和钢铁零件表面工序间水基防锈液，但对轧制钢板的黑色金属防锈效果一般。专利201210257224.1环保型水基防锈剂公开一种有机防锈剂及其制备方法，对铸铁、钢件有好的防锈性，适用于金属零件工序间防锈，但对大型热轧钢板的防锈期较短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工业用热轧酸洗钢板防锈剂，解决热轧和冷轧钢板在工序间存放期间，出现大量锈蚀，造成影响汽车板产品磷化、涂装质量的现有技术难题，以热轧酸洗钢板实现单独防锈剂库存带钢30天或与防锈油组合180天的防锈期作为目标函数，实现热轧酸洗带钢工序间无锈蚀。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种热轧酸洗钢板用水基防锈剂，应用苯甲酸胺先与金属离子形成一层络合物膜，此膜的外层锆酸盐在金属表面形成无机钝化膜，对热轧酸洗板双层保护；
所述的防锈剂是由下述质量份的组分组成：氟锆酸钾10-20份，苯甲酸胺8-18份，六亚甲基四胺2-5份，三乙醇胺5-10份，聚乙二醇3-8份，蓖麻酸2-5份，磷酸钠3-6份，烷基聚氧乙烯醚1-2份，碳酸钠0.5-2份，去离子水18-25份；
一种热轧钢板水基防锈剂制备方法，包括以下步骤：
(1)按组分配比将氟锆酸钾和苯甲酸胺投入到反应容器中混合搅拌，然后投入三乙醇胺，搅拌升温至80-90℃，缓慢加入蓖麻酸，同时继续升温至100℃，保持在100±2℃反应1-3小时；停止加热，温度控制在45±2℃，加入规定水量的1/4的水并继续搅拌0.5-1.5小时，生成的锆酸盐合成物作为防锈剂主盐；
(2)将合成物主盐与磷酸钠在反应釜中混溶，加入规定水量的1/4的水，然后再加入六亚甲基四胺和聚乙二醇，充分搅拌溶解后溶液静止45分钟；
(3)分多次向上述溶液中加入碳酸钠并不断搅拌，将剩余的2/4的水加入，搅拌使之完全溶解，静止冷却至室温；
(4)最后加入烷基聚氧乙烯醚到容器，充分搅拌，静止陈化不小于30分钟后，包装成产品即可。
热轧酸洗钢板用水基防锈剂的原理：
苯甲酸胺可以与金属离子形成难溶的络合物薄膜，三乙醇胺又能够与苯甲酸胺复配，起到协同防锈的作用。
氟锆酸钾为耐腐蚀金属无机盐作为防锈成膜主剂，可以在金属表面形成一层保护性的化学转化膜，具有钝化金属的作用。三乙醇胺作为促进剂、聚乙二醇作为络合剂加速此疏水薄膜的形成。
氟锆酸钾与苯甲酸胺基本不发生反应可以进行复配，并且两者都成膜迅速。根据化学吸附原理，苯甲酸胺分子中的极性基团能够迅速与金属离子发生反应，并很快就会形成络合膜。锆酸盐是耐腐蚀金属无机盐，可以在金属表面形成无机钝化膜，但其成膜速度较上述络合膜成膜时间长。因此，苯甲酸胺先与金属离子形成一层络合物膜，然后此膜的外层锆酸盐在金属表面还会形成一层化学转化膜，此复合膜对热轧酸洗板起到双层保护作用。
氟锆酸钾、苯甲酸胺复配作为热轧酸洗钢板防锈剂主盐，防锈性能最好。对于热轧酸洗钢板为防止其加工工序间的锈蚀，使用无机防锈剂进行防锈处理效果较为明显。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明在钢板表面生成均匀、完整及强度高的保护膜，作为独立相存在，把金属与空气、水和污染杂质等完全隔离，通过扫描电镜观察成膜状态，在钢板表面微观形貌成膜均匀完整，降低金属的溶解速度，双层复合防锈膜的防锈周期较比单层膜而言长近1倍。
2.本发明中锆酸盐，通过在金属表面接触迅速生成一层致密的化学转化膜，从而对热轧钢板表面形成防护作用；磷酸钠作为促进剂可加快转化膜生成速度；聚乙二醇作为防锈络合剂，可以大幅度提高化学转化膜的致密度和厚度。
3.实现对于热轧酸洗钢板的防锈效果，减少由于带钢表面锈蚀对后续汽车板处理工艺(如磷化、涂镀等)的影响，提高了汽车板产品质量。与现有技术相比，代替亚硝酸盐和铬酸盐，防锈效果显著，防锈周期长，成本低、安全环保，处理过程工艺简单高效，常温使用，能够与防锈油配合使用，特别对热轧和冷轧钢板防腐效果明显。满足热轧日益严格的产品质量和增强市场竞争力需要。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例见表1：
表1：金属防锈剂实施例配方(重量份数)
| 组分名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 氟锆酸钾 | 10 | 18 | 20 | 12 | 15 |
| 苯甲酸胺 | 8 | 16 | 10 | 12 | 14 |
| 六亚甲基四胺 | 2 | 5 | 3 | 4.5 | 2.5 |
| 三乙醇胺 | 10 | 7 | 6 | 5 | 8 |
| 聚乙二醇 | 4 | 8 | 6 | 5 | 3 |
| 磷酸钠 | 4 | 5 | 3 | 5.5 | 6 |
| 蓖麻酸 | 2 | 2.5 | 5 | 4 | 3.5 |
| 碳酸钠 | 1 | 0.5 | 1.5 | 2 | 1.2 |
| 烷基聚氧乙烯醚 | 1 | 1.2 | 1.3 | 1.5 | 2 |
| 去离子水 | 20 | 18 | 22 | 25 | 24 |
一种水基型金属防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氟锆酸钾和苯甲酸胺投入到反应容器中混合搅拌，然后投入反应量的三乙醇胺，搅拌升温至80-90℃，缓慢加入蓖麻酸，同时继续升温至100℃，保持在100±2℃反应1-3小时；停止加热，温度控制在45±2℃，加入规定水量的1/4的水并继续搅拌0.5-1.5小时，生成的锆酸盐合成物作为防锈剂主盐；
(2)将合成物主盐与磷酸钠在反应釜中混溶，加入规定水量的1/4的水，然后再加入六亚甲基四胺和聚乙二醇，充分搅拌溶解后溶液静止45分钟；
(3)分多次向上述溶液中加入碳酸钠并不断搅拌，将剩余的2/4的水加入，搅拌使之完全溶解，静止冷却至室温；
(4)最后加入烷基聚氧乙烯醚到容器，充分搅拌，静止陈化不小于30分钟后，包装成产品即可。
防锈剂试验1：硫酸铜点滴试验
将空白热轧酸洗原板与用实施例1-5水基型防锈剂处理的热轧钢板试样，分别滴一滴硫酸铜点滴液[41g/L CuSO4 5H2O+13mL/L HCL(0.1mol/L)+35g/L NaCl]，记录出现第一个红色斑点的时间。结果表明，未处理原板出现红色斑点时间为2S，经过防锈剂处理的试样出现红色斑点时间为15S。用扫描电镜观察，经防锈剂处理的试样表面防锈层致密均匀。
防锈剂试验2：耐湿热性试验
在干燥器的隔板上放一块干净的布，使水蒸气在其中上升均匀。将空白热轧酸洗原板与用实施例1-5水基型防锈剂处理的热轧钢板试样，同时放在干燥器中，合上干燥器盖，置于温度为(65±2)℃的电热鼓风干燥箱中，40小时后取出，观察耐湿热效果。经过40小时，空白试样表面出现大面积锈蚀，而用本发明实施例1-5的防锈剂处理后的热轧钢板试样，在边部出现零星很少的锈斑。这是由于经过本发明防锈剂处理后，在热轧钢板的表面形成了致密的防锈膜，隔离了空气和水分与钢板的直接接触，对钢板起到了保护作用。
Claims (2)
1.一种热轧酸洗钢板用水基防锈剂，其特征在于，应用苯甲酸胺先与金属离子形成一层络合物膜，此膜的外层锆酸盐在金属表面形成无机钝化膜，对热轧酸洗板双层保护；
所述的防锈剂是由下述质量份的组分组成：氟锆酸钾10-20份，苯甲酸胺8-18份，六亚甲基四胺2-5份，三乙醇胺5-10份，聚乙二醇3-8份，蓖麻酸2-5份，磷酸钠3-6份，烷基聚氧乙烯醚1-2份，碳酸钠0.5-2份，去离子水18-25份。
2.一种根据权利要求1所述的热轧钢板水基防锈剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按组分配比将氟锆酸钾和苯甲酸胺投入到反应容器中混合搅拌，然后投入三乙醇胺，搅拌升温至80-90℃，缓慢加入蓖麻酸，同时继续升温至100℃，保持在100±2℃反应1-3小时；停止加热，温度控制在45±2℃，加入规定水量的1/4的水并继续搅拌0.5-1.5小时，生成的锆酸盐合成物作为防锈剂主盐；
(2)将合成物主盐与磷酸钠在反应釜中混溶，加入规定水量的1/4的水，然后再加入六亚甲基四胺和聚乙二醇，充分搅拌溶解后溶液静止45分钟；
(3)分多次向上述溶液中加入碳酸钠并不断搅拌，将剩余的2/4的水加入，搅拌使之完全溶解，静止冷却至室温；
(4)最后加入烷基聚氧乙烯醚到容器，充分搅拌，静止陈化不小于30分钟后，包装成产品即可。
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