CN109652852B - 一种镀层型电解除锈剂 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种镀层型电解除锈剂，包括除锈添加剂及硼硫酸酯；所述除锈添加剂为：钼酸盐、硝酸铜或硫酸铜、磷酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硫酸亚铁。本发明对生锈的基材以及锈蚀基材有快速、彻底的除锈、清理作用，并且可以同时进行大批量基材的除锈，对除锈工业化发展有极大的促进作用；本发明除锈后，在基材表面形成一层金属合金镀层，可以保护基材不受二次侵蚀。

Description

一种镀层型电解除锈剂
技术领域
本发明涉及除锈技术领域，尤其是涉及一种镀层型电解除锈剂。
背景技术
黑色金属、有色金属等材料置于室外或露天条件下容易生锈，不但影响外观质量，还会影响喷漆、粘接等工艺的正常进行，如不及时处理，更会造成材料的报废，导致不必要的经济损失。
第一代的除锈剂为强酸，酸能与铁锈及金属氧化物发生化学反应，生成可溶性盐类，从而达到除锈的目的，除锈的同时，酸又能和基础金属发生反应放出氢，氢能对铁锈和难溶的氧化皮产生压力，有利于他们的剥落和高价铁的还原，加速酸洗的过程，但传统的酸液处理方法也存在着明显的缺陷：即处理过程中大量氢气的产生会使钢材产生氢脆现象，引起金属的力学性能下降，影响钢铁本身的强度；同时易形成酸雾，影响操作人员的健康和腐蚀周围的设备及环境；酸液的消耗量也较大，增加处理成本；这类酸会对钢材形成过腐蚀。此外大量产生的残渣，需经常排放，既严重腐蚀工业管道，又污染土壤和环境。
第二代的除锈剂为含氮和磷的化学物质，虽然能克服第一代除锈剂对人体有害、产生酸雾、腐蚀基材等缺点，但是容易进入水系统中造成富营养化。目前第二代除锈剂对环境造成的危害已经日益引起人们的注意。开发新一代除锈产品迫在眉睫。
依据ISO 8501-1：1988将未涂装过的钢材表面原始程度按氧化皮覆盖程度和锈蚀程度分为四个等级，分别以A、B、C、D表示：A、大面积覆盖粘着的氧化皮，而几乎没有铁锈的钢材表面；B、已开始锈蚀，且氧化皮已开始剥落的钢材表面；C、氧化皮已因为锈蚀而剥落或者可以刮除，但在正常视力观察下仅见到少量点蚀的钢材表面；D、氧化皮已因锈蚀而剥离，在正常视力观察下，已可见普遍发生点蚀的钢材表面。市场上的除锈剂对低于A级的生锈程度可以去除，对于A级以及A级以上的锈蚀目前还没有能够快速、彻底处理的方案。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种镀层型电解除锈剂。本发明对生锈的基材以及锈蚀基材有快速、彻底的除锈、清理作用，并且可以同时进行大批量基材的除锈，对除锈工业化发展有极大的促进作用；本发明除锈后，在基材表面形成一层金属合金镀层，可以保护基材不受二次侵蚀。
本发明的技术方案如下：
一种镀层型电解除锈剂，包括除锈添加剂及硼硫酸酯；
所述除锈添加剂为：钼酸盐、硝酸铜Cu(NO3)2、磷酸锌Zn3(PO4)2、磷酸二氢锌Zn(H2PO4)2·2H2O、硝酸镍Ni(NO3)2、硫酸亚铁FeSO4；
所述硼硫酸酯与除锈添加剂的各原料重量份数分别为：硼硫酸酯100份、钼酸盐0.5～1份、硝酸铜1～2份、磷酸锌0.5～0.8份、磷酸二氢锌1～2份、硝酸镍0.5～1份、硫酸亚铁2～3份；
所述硼硫酸酯的制备步骤如下：
(1)将60～100份壬基酚或壬基酚聚氧乙烯醚投入反应釜，加热到120～150℃，然后缓慢加入3～8份硼酸，加完后反应80～100分钟；
(2)反应完毕后降温至60～100℃，加入辅助剂3～10份，自然降温到常温；
(3)在真空下缓慢加入2～7份S2O3或SO3，边加入边搅拌，加完后升温至60～90℃，反应90～150分钟；
(4)反应完毕后降温到50℃以下，加入辅助剂3～8份，反应100～180分钟。
优选的，所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵。所述硝酸铜Cu(NO3)2可以由硫酸铜CuSO4代替。
优选的，所述壬基酚聚氧乙烯醚选自NP-4、NP-7、NP-10、NP-15、NP-20中的至少一种。
优选的，所述辅助剂选自丙二醇、丙三醇、缩二甘油、山梨糖醇、环氧大豆油、季戊四醇、木糖醇、甘露醇中的至少一种。
所述各原料的纯度在99％以上。
所述的电解除锈剂的除锈方法为：将待除锈基材放入电解槽中，加入所述电解除锈剂和水，通电进行除锈，电压为3～20V。
本发明有益的技术效果在于：
本发明的除锈、镀层原理是：铁锈的成分主要为三氧化二铁Fe2O3、氧化铁FeO和四氧化三铁Fe3O4，在本除锈剂的还原性原料的作用下，一部分铁锈还原成氧气和铁，铁作为沉淀排出；另一部分铁和硝酸铜(或硫酸铜)、硝酸镍、磷酸锌合成镍铜合金与锌镍合金，这两种合金覆盖在除锈后的基材表面，形成镀层。
本发明不仅可以快速去除轻度生锈，还可以针对重度生锈及锈蚀基材进行快速除锈。所述重度生锈是指基材表面超过一半覆盖了铁锈，或者铁锈的厚度较大；所述锈蚀是指ISO 8501-1：1988提供的四种等级的生锈腐蚀情况。
视生锈、腐蚀的情况，将本发明的电解除锈剂加水配制成5～30wt％的电解除锈液，倒入电解槽中。将待除锈基材(可以是多件、大件，根据要处理的基材形状和数量来选择电解槽)放入电解槽中，通电3～20V进行除锈，一般2～20分钟即可完成除锈和清洁。经过本发明处理后的基材表面无锈迹、锈斑残留，被腐蚀部位恢复平整。
本发明除锈剂可在处理后的基材表面形成牢固、密封的金属合金镀层，可以防止基材再次氧化和生锈。本发明无毒无害，无酸雾和腐蚀性，工人可以手动进行操作。
附图说明
图1为实施例1除锈前后的基材表面示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行具体描述。实施例所用各原料的纯度均在99％以上。
实施例1
本实施例提供的镀层型电解除锈剂包括除锈添加剂及硼硫酸酯；所述除锈添加剂为：钼酸钠、硝酸铜、磷酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硫酸亚铁；
所述硼硫酸酯与除锈添加剂的各原料重量份数分别为：硼硫酸酯100份、钼酸盐0.5份、硝酸铜1份、磷酸锌0.5份、磷酸二氢锌1份、硝酸镍0.5份、硫酸亚铁2份；
其中硼硫酸酯的制备步骤如下：
(1)将60～100份壬基酚投入反应釜，加热到120～150℃，然后缓慢加入3～8份硼酸，加完后反应80～100分钟；
(2)反应完毕后降温至60～100℃，加入辅助剂丙三醇3～10份，自然降温到常温；
(3)在真空下缓慢加入2～7份S2O3或SO3，边加入边搅拌，加完后升温至60～90℃，反应90～150分钟；
(4)反应完毕后降温到50℃以下，加入辅助剂丙三醇3～8份，反应100～180分钟。
对实施例1制备得到的除锈剂进行除锈实验。取表面覆盖氧化皮的钢板(A级锈蚀)，其表面形态如图1(a)所示。将其放置在电解槽中，将实施例1制备得到的除锈剂加水配成10％质量浓度的电解除锈液，浸没钢板，电解槽通电，电压为5V，通电10分钟后取出钢板，用清水冲洗干净，钢板表面形成金黄色镀层，平整光滑，如图1(b)所示。
实施例2
本实施例提供的镀层型电解除锈剂包括除锈添加剂及硼硫酸酯；所述除锈添加剂为：钼酸铵、硝酸铜、磷酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硫酸亚铁；
所述硼硫酸酯与除锈添加剂的各原料重量份数分别为：硼硫酸酯100份、钼酸盐0.8份、硝酸铜1.5份、磷酸锌0.7份、磷酸二氢锌1.5份、硝酸镍0.6份、硫酸亚铁2.5份；
其中硼硫酸酯的制备步骤如下：
(1)将60～100份壬基酚聚氧乙烯醚NP-10投入反应釜，加热到120～150℃，然后缓慢加入3～8份硼酸，加完后反应80～100分钟；
(2)反应完毕后降温至60～100℃，加入辅助剂丙二醇3～10份，自然降温到常温；
(3)在真空下缓慢加入2～7份S2O3或SO3，边加入边搅拌，加完后升温至60～90℃，反应90～150分钟；
(4)反应完毕后降温到50℃以下，加入辅助剂季戊四醇3～8份，反应100～180分钟。
对实施例2制备得到的除锈剂进行除锈实验。取氧化皮已因为锈蚀而剥落或者可以刮除，但在正常视力观察下仅见到少量点蚀的钢板(C级锈蚀)，将其放置在电解槽中，将实施例2制备得到的除锈剂加水配成30％质量浓度的电解除锈液，浸没钢板，电解槽通电，电压为10V，通电15分钟后取出钢板，用清水冲洗干净，钢板表面形成金黄色镀层，平整光滑。
实施例3
本实施例提供的镀层型电解除锈剂包括除锈添加剂及硼硫酸酯；所述除锈添加剂为：钼酸钠、硫酸铜、磷酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硫酸亚铁；
所述硼硫酸酯与除锈添加剂的各原料重量份数分别为：硼硫酸酯100份、钼酸盐1份、硝酸铜2份、磷酸锌0.8份、磷酸二氢锌2份、硝酸镍1份、硫酸亚铁3份；
其中硼硫酸酯的制备步骤如下：
(1)将60～100份壬基酚聚氧乙烯醚NP-20投入反应釜，加热到120～150℃，然后缓慢加入3～8份硼酸，加完后反应80～100分钟；
(2)反应完毕后降温至60～100℃，加入辅助剂缩二甘油3～10份，自然降温到常温；
(3)在真空下缓慢加入2～7份S2O3或SO3，边加入边搅拌，加完后升温至60～90℃，反应90～150分钟；
(4)反应完毕后降温到50℃以下，加入辅助剂木糖醇3～8份，反应100～180分钟。
对实施例3制备得到的除锈剂进行除锈实验。取氧化皮已因锈蚀而剥离，在正常视力观察下，已可见普遍发生点蚀的钢材(D级锈蚀)，放置在电解槽中；将实施例3制备得到的除锈剂加水配成30％质量浓度的电解除锈液，浸没角钢端部；电解槽通电，电压为20V，通电20分钟后取出钢板，用清水冲洗干净，钢板表面形成金黄色镀层，平整光滑。
测试例：
对实施例2除锈后的钢板进行生锈实验。除锈后用清水冲洗干净，然后置于不同空气环境中，记录钢板表面出现锈斑的时间，结果如表1所示。
表6(单位：天)
Figure BDA0001981457090000051
Figure BDA0001981457090000061
这个实验表明本发明在基材表面镀的合金层具有优良的防护效果，可保护基材不易受到二次氧化和腐蚀。

Claims (6)

1.一种镀层型电解除锈剂，其特征在于包括除锈添加剂及硼硫酸酯；
所述除锈添加剂为：钼酸盐、硝酸铜、磷酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硫酸亚铁；
所述硼硫酸酯与除锈添加剂的各原料重量份数分别为：硼硫酸酯100份、钼酸盐0.5～1份、硝酸铜1～2份、磷酸锌0.5～0.8份、磷酸二氢锌1～2份、硝酸镍0.5～1份、硫酸亚铁2～3份；
所述硼硫酸酯的制备步骤如下：
(1)将60～100份壬基酚或壬基酚聚氧乙烯醚投入反应釜，加热到120～150℃，然后缓慢加入3～8份硼酸，加完后反应80～100分钟；
(2)反应完毕后降温至60～100℃，加入辅助剂3～10份，自然降温到常温；
(3)在真空下缓慢加入2～7份S2O3或SO3，边加入边搅拌，加完后升温至60～90℃，反应90～150分钟；
(4)反应完毕后降温到50℃以下，加入辅助剂3～8份，反应100～180分钟；
所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵。
2.一种镀层型电解除锈剂，其特征在于包括除锈添加剂及硼硫酸酯；
所述除锈添加剂为：钼酸盐、硫酸铜、磷酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硫酸亚铁；
所述硼硫酸酯与除锈添加剂的各原料重量份数分别为：硼硫酸酯100份、钼酸盐0.5～1份、硫酸铜1～2份、磷酸锌0.5～0.8份、磷酸二氢锌1～2份、硝酸镍0.5～1份、硫酸亚铁2～3份；
所述硼硫酸酯的制备步骤如下：
(1)将60～100份壬基酚或壬基酚聚氧乙烯醚投入反应釜，加热到120～150℃，然后缓慢加入3～8份硼酸，加完后反应80～100分钟；
(2)反应完毕后降温至60～100℃，加入辅助剂3～10份，自然降温到常温；
(3)在真空下缓慢加入2～7份S2O3或SO3，边加入边搅拌，加完后升温至60～90℃，反应90～150分钟；
(4)反应完毕后降温到50℃以下，加入辅助剂3～8份，反应100～180分钟；
所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵。
3.根据权利要求1或2所述的电解除锈剂，其特征在于所述壬基酚聚氧乙烯醚选自NP-4、NP-7、NP-10、NP-15、NP-20中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的电解除锈剂，其特征在于所述辅助剂选自丙二醇、丙三醇、缩二甘油、山梨糖醇、环氧大豆油、季戊四醇、木糖醇、甘露醇中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的电解除锈剂，其特征在于所述各原料的纯度在99％以上。
6.权利要求1～5任一项所述的电解除锈剂的除锈方法，其特征在于将待除锈基材放入电解槽中，加入所述电解除锈剂和水，通电进行除锈，电压为3～20V。
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