CN107881509B - 一种环保型钢铁水性阻锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.2~0.5%、偏钒酸铵0.5~1.5%，酒石酸钾钠1~3%，氢氧化钾0.5~2%，硫脲0.3~0.8%，异丙醇0.05~0.15%，蓖麻油酸0.05~0.15%，柠檬酸三乙酯0.02~0.1%，过硫酸铵0.05~0.15%，聚乙烯吡咯烷酮0.02~0.1%，山梨糖醇0.02~0.1%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.005~0.015%，余量为水。本发明通过在现有钢铁在线水性阻锈剂配方的基础上进行改进，加入特定用量的苯氧乙醇使得经过阻锈处理的螺纹钢外观保持本色，与传统的穿水工艺生产的螺纹钢外观一致，大大提高了阻锈剂的市场接受度，具有相当可观的经济效益和广阔的应用前景及市场空间。

Description

一种环保型钢铁水性阻锈剂及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁表面处理领域，具体涉及一种钢铁在线水性阻锈剂。

背景技术

螺纹钢是建筑行业用量最大的钢材产品，钢铁行业普遍采用控轧控冷技术生产热轧螺纹钢。穿水冷却作为控轧控冷技术的重要单元，是利用轧件终轧后的余热进行在线水冷处理，通过快速冷却来控制变形奥氏体的组织状态，阻止晶粒长大或碳化物过早析出，是控制和调整轧材性能的最经济、最有效的手段；但是，经过穿水冷却的螺纹钢在储存和运输过程中很容易生锈，造成外观质量差而导致销售困难，给企业带来经济损失，而且锈蚀的螺纹钢会影响钢筋表面与混凝土的握裹强度，从而降低混凝土整体结构的性能并严重影响建筑质量，而使用前对锈蚀钢筋除锈又将增加成本和工序。

目前，越来越多的钢铁厂家采用防锈剂对成品钢铁的表面进行在线防腐处理。防锈剂主要包括水基防锈剂和防锈油。普通水基防锈剂由于含有亚硝酸钠等致癌物质，将会损害工人的身体健康，同时严重污染环境；防锈油会降低钢铁表面与混凝土的握裹力，严重影响钢铁的性能和质量。同时，大多数水基防锈剂的防锈期较短，只能用于工序间短期防锈，对于长期储运的螺纹钢的防锈作用不大。

目前，现有技术已经公开了一些钢铁水性阻锈技术及阻锈剂产品，例如公布号为CN104532256A的中国专利申请，公开了一种钢铁在线水性阻锈剂，解决了螺纹钢普遍存在的储运过程易生锈的问题，具有防锈效果好、防锈时间长、成本低、无污染、安全性高，处理时间短、处理工艺简单高效等特点，但是经过该水性阻锈剂处理后的螺纹钢外观为发亮的瓦蓝色，而建筑施工单位出于长期可靠性的考虑，普遍只接受保持本色的螺纹钢成品。可见，处理后瓦蓝色的外观色彩严重影响了该钢铁在线水性阻锈剂产品的市场接受度。因此，研究出一种不改变螺纹钢外观、保持螺纹钢本色的钢铁在线水性阻锈剂成为一种迫切需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂及其制备方法，主要解决现有技术中经过阻锈处理的螺纹钢外观发蓝发亮的技术问题，同时解决钢铁储运过程中易生锈的问题，提高了钢铁表面在大气中耐锈蚀能力。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.2~0.5%、偏钒酸铵0.5~1.5%，酒石酸钾钠1~3%，氢氧化钾0.5~2%，硫脲0.3~0.8%，异丙醇0.05~0.15%，蓖麻油酸0.05~0.15%，柠檬酸三乙酯0.02~0.1%，过硫酸铵0.05~0.15%，聚乙烯吡咯烷酮0.02~0.1%，山梨糖醇0.02~0.1%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.005~0.015%，余量为水。

优选地，一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.35%、偏钒酸铵1%，酒石酸钾钠2%，氢氧化钾1%，硫脲0.5%，异丙醇0.1%，蓖麻油酸0.1%，柠檬酸三乙酯0.05%，过硫酸铵0.1%，聚乙烯吡咯烷酮0.05%，山梨糖醇0.08%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.01%，余量为水。

本发明还提供了上述不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：将偏钒酸铵与酒石酸钾钠在反应釜中加入水混溶，升温至80度后加入苯氧乙醇，搅拌均匀并恒温3小时后降至室温；然后再加入氢氧化钾和硫脲，搅拌溶解后溶液静置2小时；依次加入异丙醇、蓖麻油酸、柠檬酸三乙酯、过硫酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、山梨糖醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷后搅拌溶解后静置30分钟，即得。

本发明的钢铁水性阻锈剂的使用方法：直接在原螺纹钢穿水工艺的水中加入本发明阻锈剂，使得质量浓度为3~5%即可。

本发明相比于现有技术的有益效果：本发明通过在现有钢铁在线水性阻锈剂配方的基础上进行改进，加入特定用量的苯氧乙醇使得经过阻锈处理的螺纹钢外观保持本色，与传统的穿水工艺生产的螺纹钢外观一致，大大提高了阻锈剂的市场接受度，具有相当可观的经济效益和广阔的应用前景及市场空间。同时适量苯氧乙醇的加入不会影响阻锈剂的阻锈效果。在特定的原料用量配比下，本发明的钢铁在线水性阻锈剂原料成本更低，却在阻锈性能方面相比于现有技术取得了意料不到的效果。

本发明技术方案相对于现有技术的改进虽然很简单，但却是发明人经过大量的试验和创造性的劳动得到的，尤其是要通过实验室的不断摸索和钢厂轧钢生产线的批量试验验证，研发人员、生产人员、销售人员、应用厂家各方均付出了大量的人力、物力和财力，最终得到钢铁水性阻锈剂的最佳配比范围。当苯氧乙醇的用量过低则起不到保持钢铁本色的作用，当苯氧乙醇的用量过高则会严重影响阻锈效果，这是本领域技术人员不容易想到的。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.2%、偏钒酸铵1.5%，酒石酸钾钠1%，氢氧化钾2%，硫脲0.3%，异丙醇0.15%，蓖麻油酸0.05%，柠檬酸三乙酯0.1%，过硫酸铵0.05%，聚乙烯吡咯烷酮0.1%，山梨糖醇0.02%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.015%，余量为水。

如上所述的不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂的制备方法包括以下步骤：将偏钒酸铵与酒石酸钾钠在反应釜中加入水混溶，升温至80度后加入苯氧乙醇，搅拌均匀并恒温3小时后降至室温；然后再加入氢氧化钾和硫脲，搅拌溶解后溶液静置2小时；依次加入异丙醇、蓖麻油酸、柠檬酸三乙酯、过硫酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、山梨糖醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷后搅拌溶解后静置30分钟，即得。

实施例2：

一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.5%、偏钒酸铵0.5%，酒石酸钾钠3%，氢氧化钾0.5%，硫脲0.8%，异丙醇0.05%，蓖麻油酸0.15%，柠檬酸三乙酯0.02%，过硫酸铵0.15%，聚乙烯吡咯烷酮0.02%，山梨糖醇0.1%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.005%，余量为水。

所述的环保型钢铁水性阻锈剂的制备方法同实施例1。

实施例3：

一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.35%、偏钒酸铵1%，酒石酸钾钠2%，氢氧化钾1%，硫脲0.5%，异丙醇0.1%，蓖麻油酸0.1%，柠檬酸三乙酯0.05%，过硫酸铵0.1%，聚乙烯吡咯烷酮0.05%，山梨糖醇0.08%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.01%，余量为水。

所述的环保型钢铁水性阻锈剂的制备方法同实施例1。

对比例1：

一种钢铁在线水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.1%、偏钒酸铵1%，酒石酸钾钠2%，氢氧化钾1%，硫脲0.5%，异丙醇0.1%，蓖麻油酸0.1%，柠檬酸三乙酯0.05%，过硫酸铵0.1%，聚乙烯吡咯烷酮0.05%，山梨糖醇0.08%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.01%，余量为水。

所述的钢铁在线水性阻锈剂的制备方法同实施例1。

对比例2：

一种钢铁在线水性阻锈剂，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇1%、偏钒酸铵1%，酒石酸钾钠2%，氢氧化钾1%，硫脲0.5%，异丙醇0.1%，蓖麻油酸0.1%，柠檬酸三乙酯0.05%，过硫酸铵0.1%，聚乙烯吡咯烷酮0.05%，山梨糖醇0.08%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.01%，余量为水。

所述的钢铁在线水性阻锈剂的制备方法同实施例1。

对比试验1：露天耐候试验

在炎热夏季，对山东某螺纹钢企业生产的同一批螺纹钢产品进行如下对比试验：将未经防锈处理的穿水螺纹钢产品作为空白组，用质量浓度均为5%的实施例1~3、对比例1~2制得的钢铁在线水性阻锈剂处理的螺纹钢试样作为试验组1~5，每组样品数量为10根，长度为5米。保证每组试验螺纹钢样品的穿水时间或在线阻锈处理时间相同，轧钢过程的各项参数保持一致，试验组与空白组的区别仅在于用水性阻锈剂代替原穿水工艺。然后将上述6组螺纹钢试样同时平放在同一地点的开阔户外大气环境中露天放置2个月。在这两个月中降雨6场，其中一场为酸雨，雨水天气共计14天。在试验过程中，每天观察钢铁表面生锈情况，并在2个月试验完成时记录最终生锈情况。

试验结果：空白组的穿水螺纹钢试样与经过实施例1~3、对比例1~2制得的水性阻锈剂处理的螺纹钢试样的外观和表面生锈情况存在较大差异，具体如下：

空白组：仅经过1场雨水、试验第8天，所有试样表面就已经开始出现锈斑，尤其是在横肋、纵肋处，约占钢铁表面积的20%；经过2场雨水（第2场为酸雨）、试验第20天，10根螺纹钢试样整个表面开始全部生锈；经过6场雨水、试验第60天，10根螺纹钢试样表面已经严重锈蚀。

实施例1：处理后的螺纹钢外观与空白组螺纹钢外观一致，为本色，试样经过6场雨水、试验第60天，有5根螺纹钢试样出现少量锈迹，约占钢铁表面积的5%，其余5根螺纹钢试样在横肋、纵肋处出现少量锈点，小于钢铁表面积的1%。

实施例2：处理后的螺纹钢外观与空白组螺纹钢外观一致，为本色，试样经过6场雨水、试验第60天，有3根螺纹钢试样在横肋、纵肋处出现少量锈点，小于钢铁表面积的1%，其余7根螺纹钢试样基本没有出现锈蚀。

实施例3：处理后的螺纹钢外观与空白组螺纹钢外观一致，为本色，试样经过6场雨水、试验第60天，10根螺纹钢试样表面没有任何锈蚀发生。

对比例1：处理后的钢铁外观为光亮的瓦蓝色，钢铁试样经过6场雨水、试验第60天，10根螺纹钢试样表面没有任何锈蚀发生。

对比例2：处理后的螺纹钢外观与空白组螺纹钢外观一致，为本色，但是试样经过6场雨水、试验第60天，7根螺纹钢试样表面出现了较多的锈斑，约占钢铁表面积的15%，其余3根螺纹钢试样表面锈蚀面积约为5%。

对比试验2：中性盐雾试验

将未经防锈处理的穿水螺纹钢产品作为空白组，用质量浓度均为5%的实施例3、对比例1~2制得的钢铁在线水性阻锈剂处理的螺纹钢试样作为试验组1~3，每组样品数量为10根，长度为1米。保证每组试验螺纹钢样品的在线阻锈处理时间相同，轧钢过程的各项参数保持一致。然后将上述3组螺纹钢试样同时采用 YW-1804 型气流式盐雾试验箱进行中性盐雾试验，腐蚀介质为5%NaCl溶液；控制盐雾箱内的温度( 35±1)℃，相对湿度约为98%， 试样与垂直方向呈30°；连续喷雾1h后，停止喷雾，试样继续置于盐雾箱中1h ，以上过程为1个周期，每隔1个周期观察试样锈迹。上述3组螺纹钢试样的中性盐雾腐蚀结果见表1。

表1 中性盐雾腐蚀结果

周期	实施例3	对比例1	对比例2
				1	—	—	—
2	—	—	—
				3	—	—	—
4	—	—	—
				5	—	—	—
6	—	—	—
				7	—	—	—
8	—	—	3根出现少量红锈
				9	—	—	8根出现少量红锈，其中1根较严重
10	—	—	10根出现红锈，其中3根较严重

从表1的中性盐雾腐蚀结果可以看出，经过实施例3、对比例1制得的钢铁在线水性阻锈剂处理的螺纹钢试样在10个喷雾周期后，表面仍然没有开始生锈，可见，实施例3、对比例1阻锈剂的防腐效果均非常优异，而经过对比例2制得的钢铁在线水性阻锈剂处理的螺纹钢试样在7个喷雾周期后表面开始生锈，随着试验的进行，锈蚀程度越来越严重，可见，虽然较低用量的苯氧乙醇不会使螺纹钢保持本色，但是也不会影响阻锈剂的阻锈效果。而对比例2的阻锈剂处理后虽然能保持螺纹钢的本色，但是由于添加了较高用量的苯氧乙醇，导致阻锈效果大大降低。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (3)

1.一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，其特征在于，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.2~0.5%、偏钒酸铵0.5~1.5%，酒石酸钾钠1~3%，氢氧化钾0.5~2%，硫脲0.3~0.8%，异丙醇0.05~0.15%，蓖麻油酸0.05~0.15%，柠檬酸三乙酯0.02~0.1%，过硫酸铵0.05~0.15%，聚乙烯吡咯烷酮0.02~0.1%，山梨糖醇0.02~0.1%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.005~0.015%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂，其特征在于，由如下重量百分比的原料制成：苯氧乙醇0.35%、偏钒酸铵1%，酒石酸钾钠2%，氢氧化钾1%，硫脲0.5%，异丙醇0.1%，蓖麻油酸0.1%，柠檬酸三乙酯0.05%，过硫酸铵0.1%，聚乙烯吡咯烷酮0.05%，山梨糖醇0.08%，四甲基四乙烯基环四硅氧烷0.01%，余量为水。

3.根据权利要求1或2所述的一种不改变螺纹钢外观的环保型钢铁水性阻锈剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将偏钒酸铵与酒石酸钾钠在反应釜中加入水混溶，升温至80度后加入苯氧乙醇，搅拌均匀并恒温3小时后降至室温；然后再加入氢氧化钾和硫脲，搅拌溶解后溶液静置2小时；依次加入异丙醇、蓖麻油酸、柠檬酸三乙酯、过硫酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、山梨糖醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷后搅拌溶解后静置30分钟，即得。