CN110029352A - 一种金属制件的环保酸洗剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，按重量百分比包含以下组分：酸0.1%～70%；酸所对应的盐0.01%～46%；其余为水。本发明还公开了该金属制件的环保酸洗剂的使用方法：在酸洗过程中使用自动检测投料机检测酸洗工作液的比重和/或酸度和/或比色参数，当酸洗工作液的酸度低于或比重或比色高于设定值时自动加投新的金属制件的环保酸洗剂，令酸洗工作液的参数维持稳定以实现自动连续作业。所述的酸洗剂不但能实现工艺要求的高效率，同时又能有效减轻酸洗过程中的酸气污染，提高酸洗生产的安全性，保障生产人员的身体健康，减小对环境的影响。
Description
技术领域
本发明属于金属酸洗剂领域，尤其涉及一种用于金属制件的环保酸洗剂及其使用方法。
背景技术
目前在金属制件加工行业中，通常使用酸性洗剂对金属制件进行酸洗除锈或蚀刻雕花。现有酸性洗剂中的主要活性成分为酸，酸洗的作用方式主要是通过酸与金属氧化物和/或金属反应的原理。酸洗时，利用浸泡或喷淋的方式令酸液在一段时间内与金属制件表面接触，从而与金属制件外表面上的氧化物层、锈蚀物层甚至金属制件本身发生反应，从而达到还原金属本色、改变表面平整度或雕花的目的。
为了保障酸洗的效率，现有的酸性洗剂配方中酸的含量普遍较高，以保证酸与金属氧化物和/或金属的反应速率。然而，酸浓度较高的酸性洗剂在酸洗时，容易产生大量酸雾：
酸雾的生成量与酸的浓度以及溶液温度成正比。以目前本领域常用且有明显挥发性的盐酸为例，在20℃的室温条件下，32％盐酸水溶液的氯化氢分压为16mmHg，10％盐酸水溶液的氯化氢分压为0.004mmHg，即32％盐酸水溶液的氯化氢分压远高于10％盐酸水溶液的氯化氢分压，且在20℃时前者约为后者的数千倍。而酸洗过程中，受到搅拌、气泡运动、溶液发热等因素的影响，酸雾的挥发量会有所增加。
酸雾是一种有害的气体，高浓度的酸雾具有很强的腐蚀性，会腐蚀厂房设备及精密仪器、灼伤工作人员外露的皮肤和呼吸系统；将其排出大气中会损坏建筑和文物，对生态平衡造成危害。
处理酸雾的其中一种方式是在酸洗过程中加入专门用于处理酸雾的酸雾处理或回收装置。这类装置一般通过喷淋等方法将酸雾重新溶解为液体，并中和处理。但在实际生产的过程中，引入这类设备需要耗费成本，而且设备本身需要占用空间，且处理的过程中还需要消耗水和试剂，为生产带来极大的不便。因此，有必要从源头处解决酸雾产生的问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种金属制件的环保酸洗剂，不但能实现工艺要求的高效率，同时又能有效减轻酸洗过程中的酸气污染，提高酸洗生产的安全性，保障生产人员的身体健康，减小对环境的影响。
本发明的第二个目的是提供一种金属制件的环保酸洗剂使用方法。
本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：
一种金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，按重量百分比包含以下组分：
酸0.1％～70％；
酸所对应的盐0.01％～46％；
其余为水。
所述的金属制件的主要金属成分为铁，包括含铁的合金，如各种类型的钢。
本发明中“酸所对应的盐”指的是与所述的酸具有相同阴离子的盐。当酸洗剂中同时存在酸与其所对应的盐时，两者的阴离子存在同离子效应，将化学反应平衡向右移动，加速酸洗的化学反应。具体原理如下：
以盐酸和二价金属为例，酸洗反应的离子反应式为：2H++2Cl-+M→M2++2Cl-H2+，其中M代表金属元素；
当酸洗液中还含有盐酸对应的盐，如氯化钠时，存在以下电离反应：NaCl→Na++Cl-，对应盐与酸洗反应所生成的金属盐均能在溶液中电离出氯离子Cl-，由于同离子效应的影响，使得两者的电离程度均降低，进而使得酸洗反应式右边的离子浓度下降，推进化学反应平衡向右移动，从而使得在降低酸浓度的情况下，依然能达到酸洗效率和质量的要求，并减少酸雾的产生量。
为了更好地在控制酸雾生成量的情况下保持良好的酸洗效果，本发明所述酸洗剂中酸和酸所对应的盐的重量百分比总和不低于3％。
本发明所述的酸包含常见的无机酸、有机酸或有机酸和无机酸的组合，如盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸、柠檬酸中的一种或一种以上的组合。优选地，所述的酸为盐酸、氢氟酸、磷酸、草酸中的一种或者一种以上的组合。上述的酸制成的酸洗剂，酸洗速率快。
所述的酸所对应的盐可以为钠盐、钾盐、铵盐、镁盐、锌盐、铝盐中的一种或者多种。优选地，包括钠盐、钾盐、铵盐中的一种或者多种，使用上述种类的盐酸洗后的金属表面，更加光亮。
优选地，本发明所述酸洗剂按重量百分比包含以下组分：
酸0.2％～36％；
酸所对应的盐0.05％～26％；
其余为水。
更优选地，本发明所述酸洗剂按重量百分比包含以下组分：
酸0.3％～30％；
酸所对应的盐0.1％～25.5％；
其余为水。
本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现：
一种金属制件的环保酸洗剂的使用方法，包含以下步骤：
在酸洗过程中使用自动检测投料机检测酸洗工作液的比重和/或酸度和/或比色参数，当酸洗工作液的酸度低于或比重或比色高于设定值时自动加投新的金属制件的环保酸洗剂，令酸洗工作液的参数维持稳定以实现自动连续作业。
所述的酸洗工作液指的是使用所述金属制件的环保酸洗剂在酸洗过程中的溶液。
作为本发明的一种优选实施方式，所述的酸度、比重、比色的设定值为所述金属制件的环保酸洗剂初始的酸度、比重、比色的数值。
与现有技术相比，本发明存在以下优点：
本发明所述的金属制件的环保酸洗剂，在达到相同酸洗速率和酸洗效果的情况下，酸的含量比现有的酸洗剂更低，从而有效降低酸洗过程中酸雾的生成量，进而避免酸洗工艺中酸雾对人造成的伤害，同时减少对环境的污染。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。下述实施例中所使用的试剂均为分析纯试剂。
实施例
1.按照下表-1所示的组分和配比配制成金属制件的环保酸洗剂；
2.称量待酸洗金属片的初始质量，并使用自动检测投料机检测步骤1制得的金属制件的环保酸洗剂的初始酸度和/或比重和/或比色；
3.将步骤2称量后的金属片放置在步骤1配制的酸洗剂中，并在酸洗的过程中通过自动检测投料机补充所述的酸洗剂，使得酸洗工作液的酸度或比重或比色保持与酸洗剂初始值相同的数值；
4.酸洗的过程中，观察酸雾的生成情况，在酸洗一小时后取出金属片，称量其质量的变化值，计算得出酸洗速度。
对比例
1.按照下表-1所示的组分和配比配制成酸洗剂；
2.称量待酸洗金属片的初始质量，并使用自动检测投料机检测步骤1制得的酸洗剂的初始酸度和/或比重和/或比色；
3.将步骤2称量后的金属片放置在步骤1配制的酸洗剂中，并在酸洗的过程中通过自动检测投料机补充所述的酸洗剂，使得酸洗工作液的酸度或比重或比色保持与酸洗剂初始值相同的数值；
4.酸洗的过程中，观察酸雾的生成情况，在酸洗一小时后取出金属片，称量其质量的变化值，计算得出酸洗速度。
表-1
如上表-1所示，对比实施例1～5和对比例1的实验结果可知，在酸的种类和含量相同的情况下，在酸洗剂中添加了与盐酸对应的氯化钠或氯化铵后，酸洗剂的酸洗速度更高，即在需要达到相同酸洗速度的情况下，实施例的酸洗剂需要的酸含量比对比例要低，对比实施例6、7和对比例2也能得出相同的结论。
实施例11与对比例4相比，酸洗剂中磷酸的含量少了15％，但在添加了0.9％的磷酸钠后即可得到更高的酸洗速度，证明本发明所述的金属制件的环保酸洗剂能有效降低酸洗剂中所需要的酸含量，从而降低酸雾的生成。
酸雾挥发量测试实验
由于盐酸为现有酸洗工艺中的最常用的无机酸，也是常见的挥发性酸，因此以其作为酸雾挥发量的对比实验对象所得的结果最明显且具有代表性。在此，以主成分同为盐酸且酸洗速度相近的对比例3、实施例2、实施例6、实施例16、实施例18的酸雾挥发量进行对比。
实验过程：实施例和对比例步骤3酸洗期间对实验容器进行密封，令挥发出的所有气体通过塞有湿棉花的出气管道。酸洗完成后取出管道中的湿棉花，将其泡于少量的水中，采用酚酞指示剂和NaOH溶液进行滴定。
实验结果如下表-2所示：
表-2
| 序号 | 酸雾挥发量g/h |
| 对比例3 | 0.765 |
| 实施例2 | N/A |
| 实施例6 | N/A |
| 实施例16 | 0.014 |
| 实施例18 | 0.104 |
以酸含量的高低进行排列，对比例3>实施例18>实施例16>实施例6>实施例2，从上表-2的结果可见，酸雾挥发量与含酸量成正比。其中实施例2和6的N/A表示：在酸洗一小时的时间内由于酸雾挥发量太少而无法被检出，证明本发明所述的环保酸洗剂能有效降低酸洗过程中的酸雾生成量。
需要指出的是，上述实施例仅是对本发明的进一步说明，而不是限制，本领域技术人员在与本发明技术方案的相当的含义和范围内的任何调整或改变，都应认为是包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，按重量百分比包含以下组分：
酸 0.1%～70%；
酸所对应的盐 0.01%～46%；
其余为水。
2.根据权利要求1所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述的金属制件的主要金属成分为铁，包括含铁的合金，包括各种类型的钢。
3.根据权利要求2所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述的酸和酸所对应的盐的重量百分比总和不低于3%。
4.根据权利要求3所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述的酸包含盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸和柠檬酸的一种或者一种以上的组合。
5.根据权利要求4所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述的酸为盐酸、氢氟酸、磷酸、草酸中的一种或者一种以上的组合。
6.根据权利要求3所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述的酸所对应的盐为钠盐、钾盐、铵盐、镁盐、锌盐、铝盐中的一种或者多种。
7.根据权利要求6所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述的酸所对应的盐包括钠盐、钾盐、铵盐中的一种或者多种。
8.根据权利要求1～7任一项所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述酸洗剂按重量百分比包含以下组分：
酸 0.2%～36%；
酸所对应的盐 0.05%～26%；
其余为水。
9.根据权利要求8所述的金属制件的环保酸洗剂，其特征在于，所述酸洗剂按重量百分比包含以下组分：
酸 0.3%～30%；
酸所对应的盐 0.1%～25.5%。
10.权利要求1～9任一项所述的金属制件的环保酸洗剂的使用方法，其特征在于，包含以下步骤：
在酸洗过程中使用自动检测投料机检测酸洗工作液的比重和/或酸度和/或比色参数，当酸洗工作液的酸度低于或比重或比色高于设定值时自动加投新的金属制件的环保酸洗剂，令酸洗工作液的参数维持稳定以实现自动连续作业；
所述的酸度、比重、比色的设定值为所述金属制件的环保酸洗剂初始的酸度、比重、比色的数值。
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