CN108034951A - 一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂及其应用 - Google Patents

一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂及其应用 Download PDF

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许振振
李树白
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Abstract

本发明提供一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，该硝酸酸洗缓蚀抑雾剂由0～6g/L表面活性剂和0～7g/L缓蚀剂组成。该硝酸酸洗抑雾缓蚀剂可用于金属材料的硝酸酸洗处理，硝酸酸洗处理的温度90℃，处理时间为5分钟。本发明的抑雾缓蚀剂不仅满足了钢铁酸洗行业对酸雾抑制的需求，而且有效地避免了过酸洗造成的钢材损失和酸洗液的浪费。

Description

一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂及其应用
技术领域
本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂及其应用。
背景技术
机械、化工、冶金等行业常用酸洗来清除金属材料及设备表面的铁锈、水垢、轧制氧化皮。酸洗用酸有硫酸、盐酸、硝酸以及硫酸和盐酸的混合酸等。金属在酸洗的过程中会产生大量的酸雾，这些酸雾不仅会造成环境污染，还会腐蚀周围的车间设备、设施，甚至对人体健康产生影响。酸洗难免会腐蚀金属，为提高酸洗过后金属的质量，减少金属表面的缺陷，保护设备的材质，延长设备的使用寿命等，必须在酸洗液中添加缓蚀剂。缓蚀剂是金属材料酸洗过程中防止材料被深度腐蚀的重要添加剂，研究开发使用成本低廉、缓蚀效果好、适应性强、对环境友好的缓蚀剂，无疑具有重要的实用价值。在酸洗液中加入一些缓蚀剂能够使金属在酸洗过程中腐蚀速率明显降低，避免发生过腐蚀。研制出有效的酸洗缓蚀抑雾剂对化工、冶金等行业具有重大意义。
中国发明专利申请CN103243340A公开了不锈钢环保酸洗液由200～500份硝酸、30～50份环保添加剂、770～450份水组成其中，环保添加剂又由酸洗溶解促进剂、界面阻隔吸附剂、双气罩凝剂、再生剂、氧化补充剂、样化能量激活剂、新型络合剂、络合催化剂、缓蚀剂、抑雾剂、渗透剂、钝化剂、光亮剂组成，组分种类多且复杂，并且硝酸含量高，制得的酸洗液仅能使用与不锈钢清洗。中国发明专利申请CN102418105A公开了一种酸洗缓蚀抑雾剂由1～10％六亚甲基四胺、1～5％葡萄糖酸钠、1～5％草酸、1～3％十二烷基硫酸钠、1～15％十二烷基苯磺酸钠、1～20％脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、1～3％十八聚氧乙烯醚、1～3％烷基酚聚氧乙烯醚、1～3％渗透剂、1～2％匀染剂、1～2％脂肪醇聚氧乙烯醚、1～5％椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、1～10％稳泡剂、1～5％香精组成，抑雾率仅保证达80％以上。中国发明专利申请CN101851761A公开了一种硫酸酸洗缓蚀抑雾剂及其制备方法，该硫酸酸洗缓蚀抑雾剂包括抑制剂、络合剂和湿润剂，抑制剂包括二邻甲苯硫脲、邻甲基苯胺、磺化蛋白质和乙二胺四乙酸，络合剂包括柠檬酸钠、酒石酸钠、羟基醋酸和没食子酸，湿润剂包括磺酸钠、羧酸钠、L-548和OP-10。
发明内容
本发明旨在提供一种能够在高温条件下使用并且具有良好的抑雾、缓蚀性能的硝酸酸洗抑雾缓蚀剂及其应用。
具体而言，本发明采用如下技术方案：
本发明要求保护一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，该缓蚀抑雾剂由以下原料组成：每1L高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂中含有表面活性剂0～6g与缓蚀剂0～7g中的一种或两种。
本发明所述表面活性剂优选为由非离子表面活性剂和/或两性表面活性剂组成。所述非离子表面活性剂优选为辛基酚聚氧乙烯醚、椰油酰二乙醇胺、1,4-丁炔二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚7、烷基酚聚氧乙烯醚、封端基聚醚、脂肪酸聚氧乙烯甲醚、脂肪醇聚氧乙烯醚9、硬脂酰胺丙基二甲胺、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述两性表面活性剂优选为十二烷基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、月桂基两性醋酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐、椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种。
本发明所述非离子表面活性剂更优选为1,4-丁炔二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、封端基聚醚、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺中的任意一种或多种；所述两性表面活性剂更优选为脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐。
本发明所述述缓蚀剂为常见缓蚀剂、酸类缓蚀剂、钠盐缓蚀剂、铵盐缓蚀剂中的一种或多种。
本发明所述酸类缓蚀剂优选为草酸、乙酸、油酸、柠檬酸、乳酸、乙二胺四乙酸、植酸中任意一种或多种；所述钠盐缓蚀剂为苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、钼酸钠、硅酸钠、柠檬酸三钠、氯酸钠、溴酸钠中任意一种或多种；所述铵盐缓蚀剂为甲酸铵、柠檬酸三铵、磷钼酸铵、乙酸铵、硫酸铵、钼酸铵中任意一种或多种。
本发明所述常见缓蚀剂优选为三乙醇胺、磺胺或明胶；所述酸类缓蚀剂更优选为草酸、乙酸或柠檬酸；所述钠盐缓蚀剂更优选为柠檬酸三钠；所述铵盐缓蚀剂更优选为甲酸铵或柠檬酸三铵。
本发明还提供一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂在金属材料硝酸酸洗处理中的应用，硝酸酸洗处理的温度90℃，处理时间为5分钟。
本发明所述金属材料优选为钢铁材料。
在上述应用中，硝酸酸洗处理所使用的吸收液为3.2mol/L的氢氧化钠溶液。
与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有下列优点：
(1)本发明的抑雾缓蚀剂不仅满足了酸洗行业对酸雾抑制的需求，而且有效地避免了过酸洗造成的基材损失和酸洗液的浪费；
(2)本发明主要对表面活性剂与缓蚀剂进行单体筛选与复配，通过抑雾率与处理后基材的电化学性能测试，达到提高缓蚀、抑雾性能，降低组分使用量，减少污染，提高使用效率等目标；
(3)本发明的抑雾缓蚀剂将高效率与高抑雾性能相结合，实现了资源的循环利用，具有明显的经济和社会效益。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明中的技术方案做出进一步的描述。除另有说明外，下列实施例中所使用的仪器、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。
实施例1：表面活性剂的筛选。
为了考察表面活性剂的抑雾效果，对抑雾率进行了测试，其中酸洗液中表面活性剂的质量浓度均为2g/L，酸洗温度为90℃，处理时间为5min，其结果如表1所示。
表1.不同种类表面活性剂单体的抑雾率结果
由表1中的结果可知，具有良好抑雾效果的非离子表面活性剂有BD、NP10、CR-6、CMEA，抑雾率分别是98.10％、91.71％、93.14％、93.83％，这四种表面活性剂抑雾率均大于90％。FMEE的抑雾率为83.61％，S-18的抑雾率为83.47％，这两种非离子表面活性剂抑雾率处于80～90％，抑雾性能较好。抑雾性能较差的非离子表面活性剂有6501、AEO-7、AEO-9、TX-4，抑雾率分别是78.14％、67.83％、58.17％、78.09％，均处于50～80％。抑雾性能最差的非离子表面活性剂是OP，它的抑雾率为29.51％。在两性离子表面活性剂中，LAO的抑雾率为43.08％，LAD-30的抑雾率是30.28％，均低于50％，抑雾性能较差。具有较好抑雾性能的两性离子表面活性剂有SX-BS12、CAB35，这两种表面活性剂的抑雾率处于60～90％。抑雾率最高的两性离子表面活性剂是SX-MES，其抑雾率为95.52％，远高于其他两性离子表面活性剂。综上所述，非离子表面活性剂BD与两性离子表面活性剂SX-MES具有更好的抑雾性能。
实施例2：缓蚀剂的筛选。
为了考察不同缓蚀剂的抑雾效果，对抑雾率进行了测试，其中酸洗液中缓蚀剂的质量浓度均为3g/L，酸洗温度为90℃，处理时间为5min，其结果如表2所示。
表2.不同种类缓蚀剂单体的缓蚀率结果
由表2中的结果可知，在酸类缓蚀剂中，CH3COOH的抑雾率最高，为93.85％，其次C6H8O7的抑雾率为74.90％，两者均大于70％，具有良好的抑雾性能。C2H2O4的抑雾性能一般，抑雾率为59.26％，处于50～70％之间。抑雾性能较差的有C18H34O2、C3H6O3、EDTA、C6H18O24P6，抑雾率分别为为45.68％、34.19％、11.79％、44.36％，均小于50％。而在铵盐缓蚀剂中，HCOONH4的抑雾率为53.79％，C6H5O7(NH4)3的抑雾率为59.12％，(NH4)2SO4的抑雾率为52.02％，这三种的抑雾率处于50～70％，抑雾性能一般。(NH4)3[PMo12O40]的抑雾率为48.77％，CH3COONH4的抑雾率为24.58％，(NH4)2MoO4的抑雾率为20.22％，这四种铵盐缓蚀剂抑雾率均小于50％，抑雾性能较差。综上所述，酸类缓蚀剂的抑雾率较高，其中，CH3COOH的抑雾率最高，其次为是C6H8O7。
实施例3：硝酸酸洗抑雾缓蚀剂最终配方的复配及抑雾缓蚀性能测试。
将多种缓蚀剂单体与实施例1中所得的BD、SX-MES两种表活剂单体的组合进行复配，对抑雾率进行了测试，酸洗温度为90℃，处理时间为5min，其结果如表3所示。
表3.最终配方的正交实验结果
由表3可知，由2g/L的BD、2g/L的SX-MES、3g/L的C6H8O7组成的抑雾缓蚀剂(因素2)，相对于因素1在抑雾率和缓蚀率两方面均取得较为理想的效果，适合于在高温硝酸工作环境下对金属材料(特别是钢铁材料)进行酸洗处理。

Claims (10)

1.一种高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，该缓蚀抑雾剂由表面活性剂与缓蚀剂中的一种或两种组成，其中每1L高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂中含有表面活性剂0～6g，缓蚀剂0～7g。
2.根据权利要求1所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述表面活性剂由非离子表面活性剂和/或两性表面活性剂组成。
3.根据权利要求2所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、椰油酰二乙醇胺、1,4-丁炔二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚7、烷基酚聚氧乙烯醚、封端基聚醚、脂肪酸聚氧乙烯甲醚、脂肪醇聚氧乙烯醚9、硬脂酰胺丙基二甲胺、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述两性表面活性剂为十二烷基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、月桂基两性醋酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐、椰油酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂为1,4-丁炔二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、封端基聚醚、椰子油脂肪酸单乙醇酰胺中的任意一种或多种；所述两性表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠盐。
5.根据权利要求3所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述缓蚀剂为常见缓蚀剂、酸类缓蚀剂、钠盐缓蚀剂、铵盐缓蚀剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述酸类缓蚀剂为草酸、乙酸、油酸、柠檬酸、乳酸、乙二胺四乙酸、植酸中任意一种或多种；所述钠盐缓蚀剂为苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、磷酸三钠、三聚磷酸钠、钼酸钠、硅酸钠、柠檬酸三钠、氯酸钠、溴酸钠中任意一种或多种；所述铵盐缓蚀剂为甲酸铵、柠檬酸三铵、磷钼酸铵、乙酸铵、硫酸铵、钼酸铵中任意一种或多种。
7.根据权利要求6所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述常见缓蚀剂为三乙醇胺、磺胺或明胶；所述酸类缓蚀剂为草酸、乙酸或柠檬酸；所述钠盐缓蚀剂为柠檬酸三钠；所述铵盐缓蚀剂为甲酸铵或柠檬酸三铵。
8.根据权利要求1-7任一项所述高温硝酸酸洗缓蚀抑雾剂在金属材料硝酸酸洗处理中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述硝酸酸洗处理的温度90℃，处理时间为5分钟。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述金属材料为钢铁材料。
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