CN111441061A - 一种原位金属除锈防锈剂及其制备方法和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种除锈剂，具体涉及一种原位金属除锈防锈剂及其制备方法和应用方法。其技术要点如下：包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：无机酸20～30份，卤化物20～30份，羧基改性壳聚糖10～20份，松香10～15份；B组分包括：富勒烯20～30份，丝氨醇10～15份。本发明提供的除锈剂的除锈清洁能力强于市售除锈剂，且能够弥补金属除锈后出现的表面缺陷，提高金属材料的强度和刚度，延长金属材料的使用寿命，具有良好的经济实用价值。

Description

一种原位金属除锈防锈剂及其制备方法和应用方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种除锈剂，具体涉及一种原位金属除锈防锈剂及其制备方法和应用方法。
背景技术
除锈处理是钢铁表面涂饰前的基本工序。除锈方法可分为机械法和化学法两大类，根据不同的行业需求，选择不同的除锈处理方案。其中，化学法具有效果好、效率高、工艺操作简单、成本低等一系列优点，因此在工业上获得了广泛的应用。
化学除锈中常见的方式是利用除锈液，例如盐酸等对钢铁表面进行清洗。为了在除锈后对钢铁表面进行防锈保护，现有技术中还会使用亚硝酸盐之类的氧化剂对钢铁表面进行钝化，以在钢铁表面形成防锈钝化层。但是这种方法会出现酸雾，对环境产生污染，并对金属后期的使用寿命产生影响。且需要对金属材料进行浸渍，处理方法工序复杂，操作危险。
有鉴于上述现有的除锈液中存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年，有着丰富的实务经验及专业知识，熟练和充分地运用化学机理，在实践中不断研究和创新，创设了原位金属除锈防锈剂及其制备方法和应用方法，本方法具有原位除锈、弥补金属结构疏松、长效等优点。通过不断研究、设计，并经过反复试验和改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种原位金属除锈防锈剂，具有长效、延长金属使用寿命、原位除锈的优点，具有产业价值。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的原位金属除锈防锈剂，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：无机酸20～30份，卤化物20～30份，羧基改性壳聚糖10～20份，松香10～15份；B组分包括：富勒烯20～30份，丝氨醇10～15份。无机酸酸化后的卤化物将金属材料表面的锈溶解，并发生氧化还原反应，得到二价和三价的铁离子，并与羧基改性壳聚糖的羧基形成螯合物，此时在丝氨醇的作用下生成具有磁性的晶体溶解在乙醇和松香中，随着乙醇和松香渗入到由于锈被溶解后显现的裂纹和孔隙中，当乙醇溶剂完全蒸发后，在松香的促进下，形成磁性晶体吸附填补在裂纹和孔隙中，防止金属的进一步氧化锈蚀，同时提高了金属材料的强度，同时利用富勒烯的还原性促进螯合物的形成。
进一步的，卤化物是NaI、KI、NaBr或KBr中的任意一种。溴离子和碘离子经过酸化后，能够与氧化铁等锈产生氧化还原反应。
进一步的，B组分还包括质量浓度为5～10％的草木灰溶液10～15份。草木灰中含有K2CO3、CaCO3以及许多微量元素，如钼、锰、铜、锌、硼等，对于A组分与金属锈之间的氧化还原反应起到了催化剂的作用，使一些沉积的较难清除的锈得到彻底的清理；碳酸根的存在能够使晶粒细化，或生成栾晶，与体积较大的单晶相比，细小的晶粒或栾晶具有更高的强度，进一步提高了金属的强度；微量元素的存在能够生成更多种类的晶体，如杂晶或栾晶，通过氢键或范德华力结合在一起，耐酸碱性更好，组成致密的防腐蚀膜，进一步防止金属被外界腐蚀，提高除锈防锈剂的防锈能力。
进一步的，B组分中还包括二茂铁12～17份。二茂铁的加入能够使富勒烯在金属材料表面沉积，形成一层致密的保护膜，并弥补金属材料的表面缺陷，提高金属材料的防锈性能。
进一步的，B组分中还包括有机胺5～8份。
进一步的，有机胺是一乙醇胺、二异丙醇胺或三乙胺中的任意一种。上述有机胺的加入能够与丝氨醇共同作用，胺基与铁离子配位，形成空间位阻更大的磁性晶体，其磁通量更大，与金属材料表面的吸附力更大，且晶体之间的更加长程有序，接近于膜结构，弥补金属材料除锈后暴露出的孔隙和裂缝，有效提高金属材料的强度。
进一步的，无机酸是盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种，质量浓度是5％～15％。
进一步的，A组分、B组分和乙醇的质量比为(1～3)：(2～3)：(7～9)。
本发明的第二个目的是提供一种原位金属除锈防锈剂的制备方法，具有同样的效果。
本发明的上述技术效果是由以下技术方案实现的：
本发明提供的原位金属除锈防锈剂的制备方法，包括以下操作步骤：
S1.A组分的制备，将无机酸和卤化物溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
丝氨醇为弱碱性，分步涂覆能够防止酸与丝氨醇反应，影响晶体的生成；而后涂覆B组分，可以使多余的酸被多余的丝氨醇中和掉，最终形成中性的除锈剂，且避免了酸雾的产生，达到了原位除锈的目的。
作为上述技术方案的优选，原位金属除锈防锈剂的制备方法包括如下操作步骤：
S1.A组分的制备，将无机酸和卤化物溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入有机胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
作为上述技术方案的优选，原位金属除锈防锈剂的制备方法包括如下操作步骤：
S1.A组分的制备，将无机酸和卤化物溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将草木灰、富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入有机胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
过量的草木灰同样可以中和掉A组分中剩余的酸，维持金属材料表面pH值的平衡。
作为上述技术方案的优选，原位金属除锈防锈剂的制备方法包括如下操作步骤：
S1.A组分的制备，将无机酸和卤化物溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将二茂铁、草木灰、富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入有机胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
本发明的第三个目的是提供一种原位金属除锈防锈剂的应用方法，具有同样的效果。
本发明的上述技术效果是由以下技术方案实现的：
本发明提供的原位金属除锈防锈剂的应用方法，包括如下操作步骤：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的原位金属除锈防锈剂，是长效的除锈剂，不但能够对金属材料进行原位除锈，无需浸渍，工序简单；且通过碘化盐与丝氨醇的复配使用，得到具有磁性的晶粒，吸附在金属氧化后形成的孔隙中，弥补金属结构疏松，延长金属材料的使用寿命，并通过富勒烯和松香在金属表面沉积，防止金属材料进一步的锈蚀，达到原位除锈和防锈的目的，同时改善了金属的表面状态。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种原位金属除锈防锈剂及其制备方法和应用方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1：一种原位金属除锈防锈剂，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：无机酸20～30份，卤化物20～30份，羧基改性壳聚糖10～20份，松香10～15份；B组分包括：富勒烯20～30份，丝氨醇10～15份；其中A组分和B组分的质量比是1：2。
其制备方法如下：
S1.A组分的制备，将无机酸和卤化物溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
其应用方法如下：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
实施例2：一种原位金属除锈防锈剂，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：盐酸20份，NaI 30份，羧基改性壳聚糖10份，松香10份；B组分包括：富勒烯20份，丝氨醇10份和一乙醇胺15份，其中A组分和B组分的质量比是1：1。
其制备方法如下：
S1.A组分的制备，将盐酸和NaI溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入一乙醇胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
其应用方法如下：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
实施例3：一种原位金属除锈防锈剂，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：硫酸20份，NaBr 30份，羧基改性壳聚糖10份，松香10份；B组分包括：富勒烯20份，丝氨醇10份，二异丙醇胺15份和草木灰15份，其中，A组分和B组分的质量比是2：3，草木灰是质量浓度为10～15％的草木灰水溶液。
其制备方法如下：
S1.A组分的制备，将硫酸和NaBr溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将草木灰、富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入二异丙醇胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
其应用方法如下：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
实施例4：一种原位金属除锈防锈剂，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：硝酸20份，NaBr 30份，羧基改性壳聚糖10份，松香10份；B组分包括：富勒烯20份，丝氨醇10份，三乙胺15份、草木灰15份和二茂铁10份，其中A组分和B组分的质量比是3:2，草木灰是质量浓度为10～15％的草木灰水溶液。
其制备方法如下：
S1.A组分的制备，将硝酸和NaBr溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将二茂铁、草木灰、富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入三乙胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
其应用方法如下：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
实施例5：一种原位金属除锈防锈剂，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，A组分包括：盐酸20份，KI 30份，羧基改性壳聚糖10份，松香10份；B组分包括：富勒烯20份，丝氨醇10份，一乙醇胺15份、草木灰15份和二茂铁10份；1:1，草木灰是质量浓度为10～15％的草木灰水溶液。
其制备方法如下：
S1.A组分的制备，将盐酸和KI溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，备用；
S2.B组分的制备：将二茂铁、草木灰、富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，加入一乙醇胺持续搅拌30～40分钟，得到B组分备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
其应用方法如下：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
对比实施例：市售除锈剂，包括如下组分：表面活性剂、有机酸、促进剂、缓蚀剂和去离子水。
将实施例1至实施例5及对照例进行试验，具体试验步骤如下：
取6块尺寸相同，锈蚀程度相同，厚度为80mm的热轧钢板，将其依次编号为1～6，分别采用实施例1～5的除锈剂和除锈方法对编号1～5的钢板进行除锈，并对比实施例的市售除锈剂对编号6进行除锈，根据国家标准GB/T8923.1-2011和GB/T14977-94标准，对编号1～6钢板的除锈效果和钢板缺陷度进行测试，结果如下：
表1.除锈性能测试结果
Figure BDA0002489869700000111
由表1可知，本发明提供的除锈剂的除锈清洁能力强于市售除锈剂，且能够弥补金属除锈后出现的表面缺陷，提高金属材料的强度和刚度，延长金属材料的使用寿命；从实施例1与对比实施例的对比可知，本发明提出的除锈防锈剂，不但化学除锈等级更好，除锈效果好，且除锈后，钢板腐蚀深度浅，这表明本发明提供的除锈防锈剂在除锈的过程中对钢板的腐蚀程度低，且在除锈后能够形成一层保护膜，防止金属的进一步腐蚀；通过实施例2与实施例1的对比可知，加入了有机胺后，钢板腐蚀程度更浅，这表明通过有机胺的促进作用，形成了更长程有序的晶体膜，进一步保护金属不被锈蚀，同时提高了金属板的强度；通过实施例2与实施例3的对比可知，加入草木灰后，金属板的清洁度进一步提升，且钢板腐蚀程度进一步缩小，这是由于草木灰中的微量元素对氧化还原的催化作用，使本发明提供的除锈剂具有更强的清洁能力，对于沉积的难以清理的锈也能够彻底清除；同时由于碳酸根离子的存在，使得除锈后形成的保护更加致密、耐酸碱性更好；通过实施例3与实施例4对比可知，二茂铁的加入，使钢板腐蚀深度更浅，这表明，二茂铁的加入能够促进富勒烯在钢板表面的沉积，不但能够形成防锈的保护膜，而且能够改善钢板的疏松度，提高钢板的强度
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，包括A组分、B组分和乙醇溶剂；其中，按照重量份数计算，所述A组分包括：无机酸20～30份，卤化物20～30份，羧基改性壳聚糖10～20份，松香10～15份；所述B组分包括：富勒烯20～30份，丝氨醇10～15份。
2.根据权利要求1所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，所述卤化物是NaI、KI、NaBr或KBr中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，按照重量份数计算，所述B组分还包括质量浓度为10～15％的草木灰水溶液10～15份。
4.根据权利要求1所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，按照重量份数计算，所述B组分中还包括二茂铁12～17份。
5.根据权利要求1所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，按照重量份数计算，所述B组分中还包括有机胺5～8份。
6.根据权利要求5所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，所述有机胺是一乙醇胺、二异丙醇胺或三乙胺中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，所述无机酸是盐酸、硫酸或硝酸中的任意一种，浓度是5％～15％。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种原位金属除锈防锈剂，其特征在于，所述A组分、B组分和乙醇的质量比为(1～3)：(2～3)：(7～9)。
9.一种原位金属除锈防锈剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1.A组分的制备：将无机酸和卤化物溶于乙醇中，搅拌均匀，加入羧基改性壳聚糖和松香搅拌均匀，得到A组分，备用；
S2.B组分的制备：将富勒烯和丝氨醇加入到乙醇中搅拌均匀，得到B组分，备用；
S3.将A组分和B组分分别封装。
10.一种原位金属除锈防锈剂的应用方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
A1.常温常压下将A组分均匀涂覆在待除锈的金属材料表面，涂覆厚度为0.15～0.35mm，静置15分钟；
A2.将B组分均匀涂覆于所述步骤A1处理过的金属材料表面，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置30～60分钟后，再均匀涂覆一层B组份，涂覆厚度为0.02～0.04mm，静置45～75分钟；
A3.用干布擦去金属材料表面的反应产物。
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