CN108998785A - 无铬不锈钢钝化剂及利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无铬不锈钢钝化剂，钝化剂组分按重量份数计算包括稀土金属盐10‑15份、有机酸3‑5份、硅烷偶联剂8‑10份、络合剂3‑5份、膜层固化剂3‑5份、促进剂3‑5份、水溶性氧化钛2‑3份，余量为去离子水。采用本发明配方，无铬不锈钢钝化剂制备过程环保无污染，制得的钝化剂是新型、环保的产品，不含欧盟ROSE指令禁用物。
Description
技术领域
本发明涉及无铬不锈钢钝化剂领域，具体为一种无铬不锈钢钝化剂及利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法。
背景技术
不锈钢虽具有良好的耐腐蚀、抗高温氧化性能，但在加工过程中带来表污垢，锈迹及氧化膜焊渣等，影响了不锈钢设备与部件抗腐蚀性能。
铬酸盐钝化技术由于具有优良的钝化膜自修复作用，使用范围广泛，且具备成本优势，在相当长的一段时间内被作为钢铁、合金等的主要钝化技术使用。但铬酸盐钝化剂中含有六价铬或三价铬，均为剧毒物质，有致癌性，严重影响人体健康，造成环境污染。传统不锈钢钝化剂的钝化方法操作复杂，而且对温度的要求较高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种无铬不锈钢钝化剂及利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法，该无铬不锈钢钝化剂环保无污染，不含欧盟ROSE指令禁用物，用于不锈钢表面钝化能有效提高其耐盐雾和耐高温氧化性能。对不锈钢的钝化工序简单，适合在常温及加热情况下操作。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无铬不锈钢钝化剂，钝化剂的组分按重量份数计算包括稀土金属盐10-15份、有机酸3-5份、硅烷偶联剂8-10份、络合剂3-5份、膜层固化剂3-5份、促进剂3-5份、水溶性氧化钛2-3份，余量为去离子水。
优选地，钝化剂的组分按重量份数计算包括稀土金属盐12份、有机酸4份、硅烷偶联剂9份、络合剂4份、膜层固化剂4份、促进剂4份、水溶性氧化钛2.5份，余量为去离子水。
优选地，稀土金属盐为硝酸铈、硫酸铈、氧化铈、硝酸镧和氧化镧中的至少一种。
优选地，硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种。
优选地，膜层固化剂为丹宁酸。
优选地，络合剂为柠檬酸和酒石酸中的至少一种。
优选地，促进剂为植酸和硝酸钠中的至少一种。
优选地，水溶性氧化钛为纳米二氧化钛。
此外，本发明还提供一种利用如上任一所述的无铬不锈钢钝化剂的钝化方法，其钝化方法包括以下步骤：
A、先将要处理的不锈钢产品除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内并加热到40-60℃;
C、将已经除油活化的不锈钢浸泡在已加热好的不锈钢钝化剂内，浸泡20-60分钟；
D、将不锈钢从钝化剂中取出，然后在清水中清洗；
E、将完成水洗的不锈钢再进行干燥处理，即完成不锈钢钝化。
优选地，所述除油活化包括以下步骤：
（1）按重量份数计算，将氢氧化钠3-5份、五水偏硅酸钠1-5份、纯碱5-10份和异构醇聚氧乙烯醚3-8份，余量为纯水，进行混合搅拌，制成除油液，然后加热到40-60℃；
（2）将不锈钢浸泡在除油液中，浸泡时长为10-20分钟，直到不锈钢表面清洁；
（3）将已完成除油的不锈钢用硝酸进行活化，时长为3-8分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的一种无铬不锈钢钝化剂，该钝化剂的组分按重量份数计算包括稀土金属盐10-15份、有机酸3-5份、硅烷偶联剂8-10份、络合剂3-5份、膜层固化剂3-5份、促进剂3-5份和水溶性氧化钛2-3份，余量为去离子水。该无铬不锈钢钝化剂是新型、环保的产品，不含欧盟ROSE指令禁用物。对不锈钢的钝化工艺简单，适合常温和加热情况下操作，用于不锈钢表面钝化，还能有效提高其耐盐雾和耐高温氧化性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种无铬不锈钢钝化剂，其中，按重新份数计算，各组分包括：稀土金属盐10-15份、有机酸3-5份、硅烷偶联剂8-10份、络合剂3-5份、膜层固化剂3-5份、促进剂3-5份、水溶性氧化钛2-3份，余量为去离子水。
采用上述配方，制成的无铬不锈钢钝化剂是新型、环保的产品，不含欧盟ROSE指令禁用物。
优选地，所述稀土金属盐可以为硝酸铈、硫酸铈、氧化铈、硝酸镧和氧化镧中的至少一种。
优选地，所述硅烷偶联剂可以为乙烯基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种。
优选地，所述膜层固化剂可以为丹宁酸。
优选地，所述络合剂可以为柠檬酸和酒石酸中的至少一种。
优选地，所述促进剂可以为植酸和硝酸钠中的至少一种。
优选地，所述水溶性氧化钛可以为纳米二氧化钛。
此外，本发明还提供一种利用如上任一所述的无铬不锈钢钝化剂的钝化方法，其钝化方法包括以下步骤：
A、先将需要钝化的不锈钢产品进行除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内并加热到40-60℃，不过，有些不锈钢型号在钝化的过程中，不需要加热到40-60℃，也能起到较好的钝化效果，如SUS304不锈钢钢板;
C、再将已经除油活化的不锈钢浸泡在已加热好的不锈钢钝化剂槽内，要确保不锈钢完全浸泡在钝化剂里面，浸泡20-60分钟（如25分钟或35分钟);
D、再将钝化好的不锈钢从槽内取出，然后在清水中清洗；
E、将完成水洗的不锈钢再进行干燥处理，即完成不锈钢钝化。
优选地，所述除油活化包括以下步骤：
（1）按重量份数计算，将氢氧化钠3-5份、五水偏硅酸钠1-5份、纯碱5-10份和异构醇聚氧乙烯醚3-8份，余量为纯水，进行混合搅拌，制成除油液，然后加热到40-60℃；
（2）将不锈钢浸泡在除油液中，浸泡时长为10-20分钟，直到不锈钢表面清洁；
（3）将已完成除油的不锈钢用硝酸进行活化，时长为3-8分钟。
通过上述步骤的钝化，不锈钢能有效提高其耐盐雾和耐高温氧化性能。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：钝化剂的组分按重量份数计算包括：硝酸铈８份，硝酸镧５份，乙烯基硅烷3份，甲基丙烯酰氧基硅烷５份，丹宁酸３份，酒石酸３份，植酸３份，纳米二氧化钛３份，有机酸3份，其余为去离子水。
本实施例利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法包括以下步骤：
A、将SUS304不锈钢钢板产品除油活化，除油剂可以按重量份数计算，由氢氧化钠4份、五水偏硅酸钠3份、纯碱7份、异构醇聚氧乙烯醚5份和一定量的水混合搅拌而成，加热到50℃，然后SUS304不锈钢钢板浸泡在除油剂里面15分钟，再用硝酸活化5分钟，完成不锈钢除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内；
C、将已经除油活化的SUS304不锈钢钢板浸泡在有钝化剂的槽内，时长为20分钟；
D、将SUS304不锈钢钢板从槽内取出，并进行水洗；
E、将完成水洗的SUS304不锈钢钢板再进行干燥处理，得到高质量的钝化膜层。
经过本无铬不锈钢钝化剂处理过的SUS304不锈钢钢板，中性盐雾达到1000小时以上，200℃恒温２小时，色差≤２NBS，基本可以保持原色；未经过任何处理的SUS304不锈钢钢板，中性盐雾只达到98小时，200℃恒温２小时，色差≥６NBS，明显看到表面发黄，说明本实施例制成的不锈钢钝化剂可提高SUS304不锈钢钢板盐雾测试时间10倍，色差变化较小。
实施例二：钝化剂的组分按重量份数计算包括硝酸铈12份，氨基硅烷4份，甲基丙烯酰氧基硅烷4份，丹宁酸5份，柠檬酸1份，酒石酸３份，硝酸钠4份，纳米二氧化钛2份，有机酸4份，其余为去离子水。
本实施例利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法包括以下步骤：
A、将SUS201不锈钢钢板产品除油活化，除油剂可以按重量份数计算，由氢氧化钠3份、五水偏硅酸钠1份、纯碱5份、异构醇聚氧乙烯醚3份和一定量的水混合搅拌而成，加热到40℃，然后SUS201不锈钢钢板浸泡在除油剂里面10分钟，再用硝酸活化3分钟，完成不锈钢除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内,并加热到40℃;
C、将已经除油活化的SUS201不锈钢钢板浸泡在已加热好的钝化剂的槽内，时长为60分钟；
D、将SUS201不锈钢钢板从槽内取出，并进行水洗；
E、将完成水洗的SUS201不锈钢钢板再进行干燥处理，得到高质量的钝化膜层。
经过本无铬不锈钢钝化剂处理过的SUS201不锈钢钢板，中性盐雾达到96小时以上，1%的盐水压力锅水煮测试24小时，整个锅盖内表面，包括密封圈都没有生锈和发黄情况，基本可以保持原色；未经过任何处理的SUS201不锈钢钢板，中性盐雾只达到8小时，1%的盐水压力锅水煮测试10小时，密封圈位置生锈严重，内表面发黄，抗高温性差。说明本实施例制成的不锈钢钝化剂可提高SUS201不锈钢钢板盐雾测试时间12倍，抗高温性明显提高。
实施例三：钝化剂的组分按重量份数计算包括硝酸铈８份，氧化铈2份，氨基硅烷2份，甲基丙烯酰氧基硅烷6份，丹宁酸３份，柠檬酸３份，植酸３份，纳米二氧化钛2份，有机酸5份，其余为去离子水。
本实施例利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法包括以下步骤：
A、将SUS316不锈钢钢板产品除油活化，除油剂可以按重量份数计算，由氢氧化钠5份、五水偏硅酸钠5份、纯碱10份、异构醇聚氧乙烯醚8份和一定量的水混合搅拌而成，加热到60℃，然后SUS316不锈钢钢板浸泡在除油剂里面20分钟，再用硝酸活化8分钟，完成不锈钢除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内, 并加热到60℃;
C、将已经除油活化的SUS316不锈钢钢板浸泡在已加热好的钝化剂槽内，时长为60分钟；
D、将SUS316不锈钢钢板从槽内取出，并进行水洗；
E、将完成水洗的SUS316不锈钢钢板再进行干燥处理，得到高质量的钝化膜层。
经过本无铬不锈钢钝化剂处理过的SUS316不锈钢钢板，中性盐雾达到2000小时以上，200℃恒温２小时，色差≤2NBS，基本可以保持原色；未经过任何处理的SUS316不锈钢钢板，中性盐雾只达到120小时，200℃恒温２小时，色差≥5NBS，明显看到表面发黄，说明本实施例制成的不锈钢钝化剂可提高SUS316不锈钢钢板盐雾测试时间16倍，色差变化较小。
实施例四：钝化剂的组分按重量份数计算包括硫酸铈11份，硝酸镧4份，乙烯基硅烷4份，甲基丙烯酰氧基硅烷6份，丹宁酸5份，酒石酸5份，硝酸钠5份，纳米二氧化钛3份，有机酸4份，其余为去离子水。
本实施例利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法包括以下步骤：
A、将SUS321不锈钢钢板产品除油活化，除油剂可以按重量份数计算，由氢氧化钠5份、五水偏硅酸钠5份、纯碱10份、异构醇聚氧乙烯醚8份和一定量的水混合搅拌而成，加热到60℃，然后SUS321不锈钢钢板浸泡在除油剂里面20分钟，再用硝酸活化8分钟，完成不锈钢除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内,并加热到50℃;
C、将已经除油活化的SUS321不锈钢钢板浸泡在已加热好的钝化剂槽内，时长为40分钟；
D、将SUS321不锈钢钢板从槽内取出，并进行水洗；
E、将完成水洗的SUS321不锈钢钢板再进行干燥处理，得到高质量的钝化膜层。
经过本无铬不锈钢钝化剂处理过的SUS321不锈钢钢板，中性盐雾达到720小时以上，1%的盐水压力锅水煮测试48小时，整个锅盖内表面，包括密封圈都没有生锈和发黄情况，基本可以保持原色；未经过任何处理的SUS321不锈钢钢板，中性盐雾只达到72小时，1%的盐水压力锅水煮测试15小时，密封圈位置生锈严重，内表面发黄，抗高温性差。说明本实施例制成的不锈钢钝化剂可提高SUS321不锈钢钢板盐雾测试时间10倍，抗高温性明显提高。
实施例五：钝化剂的组分按重量份数计算包括硝酸铈8份，硝酸镧3份，氧化镧1份，乙烯基硅烷4份，甲基丙烯酰氧基硅烷5份，丹宁酸4份，柠檬酸4份，硝酸钠4份，纳米二氧化钛2.5份，有机酸4份，其余为去离子水。
本实施例利用该无铬不锈钢钝化剂的钝化方法包括以下步骤：
A、将SUS310不锈钢钢板产品除油活化，除油剂可以按重量份数计算，由氢氧化钠4份、五水偏硅酸钠3份、纯碱7份、异构醇聚氧乙烯醚5份和一定量的水混合搅拌而成，加热到50℃，然后SUS310不锈钢钢板浸泡在除油剂里面15分钟，再用硝酸活化5分钟，完成不锈钢除油活化;
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内，并加热到40℃;
C、将已经除油活化的SUS310不锈钢钢板浸泡在已加热好的钝化剂槽内，时长为20分钟；
D、将SUS310不锈钢钢板从槽内取出，并进行水洗；
E、将完成水洗的SUS310不锈钢钢板再进行干燥处理，得到高质量的钝化膜层。
经过本无铬不锈钢钝化剂处理过的SUS310不锈钢钢板，中性盐雾达到1000小时以上，200℃恒温２小时，色差≤２NBS，基本可以保持原色；未经过任何处理的SUS310不锈钢钢板，中性盐雾只达到100小时，200℃恒温２小时，色差≥６NBS，明显看到表面发黄，说明本实施例制成的不锈钢钝化剂可提高SUS310不锈钢钢板盐雾测试时间10倍，色差变化较小。
本发明的无铬不锈钢钝化剂制备过程环保无污染，制得的钝化剂是新型、环保的产品，不含欧盟ROSE指令禁用物；具有操作简单，运行成本低，防锈性能好等优点，用于不锈钢表面钝化，有效提高其耐盐雾和耐高温氧化性能。
另外，本发明的无铬不锈钢钝化剂用于不锈钢钝化时，槽液易控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：该钝化剂的组分按重量份数计算包括稀土金属盐10-15份、有机酸3-5份、硅烷偶联剂8-10份、络合剂3-5份、膜层固化剂3-5份、促进剂3-5份和水溶性氧化钛2-3份，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述钝化剂的组分按重量份数计算包括稀土金属盐12份、有机酸4份、硅烷偶联剂9份、络合剂4份、膜层固化剂4份、促进剂4份和水溶性氧化钛2.5份，余量为去离子水。
3.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述稀土金属盐为硝酸铈、硫酸铈、氧化铈、硝酸镧和氧化镧中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述膜层固化剂为丹宁酸。
6.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述络合剂为柠檬酸和酒石酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述促进剂为植酸和硝酸钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的无铬不锈钢钝化剂，其特征在于：所述水溶性氧化钛为纳米二氧化钛。
9.一种利用权利要求1~8任一项所述的无铬不锈钢钝化剂的钝化方法，其特征在于：其钝化方法包括以下步骤：
A、先将要处理的不锈钢产品除油活化；
B、将本无铬不锈钢钝化剂倒到钝化槽内并加热到40-60℃；
C、将已经除油活化的不锈钢浸泡在已加热好的无铬不锈钢钝化剂内，浸泡20-60分钟；
D、将不锈钢从钝化剂中取出，然后在清水中清洗；
E、将完成水洗的不锈钢再进行干燥处理，即完成不锈钢钝化。
10.根据权利要求9所述的不锈钢钝化方法，其特征在于：所述除油活化包括以下步骤：
（1）按重量份数计算，将氢氧化钠3-5份、五水偏硅酸钠1-5份、纯碱5-10份和异构醇聚氧乙烯醚3-8份，余量为纯水，进行混合搅拌，制成除油液，然后加热到40-60℃；
（2）将不锈钢浸泡在除油液中，浸泡时长为10-20分钟，直到不锈钢表面清洁；
（3）将已完成除油的不锈钢用硝酸进行活化，时长为3-5分钟。
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