CN112342537A - 一种中性环保型不锈钢钝化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中性环保型不锈钢钝化剂，包含植酸钠、络合剂、钼酸盐、稀土金属盐、氧化剂、PH调节剂和去离子水。本发明钝化剂不含铬酸盐等有毒重金属元素；不含硝酸盐、磷酸盐等水体污染物；不含腐蚀性酸呈中性，也就不需要复杂的废水处理工艺要求。钝化剂生成钝化膜反应过程稳定，钝化膜相对于无机酸的膜层厚度更厚，致密度更强，膜层的稳定性也更强，抗腐蚀耐盐雾的能力也更强。

Description

一种中性环保型不锈钢钝化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于金属钝化的技术领域，具体涉及一种中性环保型不锈钢钝化剂及其制备方法。

背景技术

不锈钢有良好的耐腐蚀、耐高温、耐低温、耐磨损外观精美等特性，用途非常广泛，在宇航、原子能、海洋开发、石油化工、汽车、建筑装潢、家用电器、厨房器皿等行业得到了广泛的应用。

由于不锈钢在加工过程中会造成表面缺陷、腐蚀隐患，出现黑色氧化皮和其它金属化合物、黄色焊缝及冷拔时的油脂等。为了提高不锈钢的外观和耐蚀性，加工后的不锈钢须进行钝化处理，使不锈钢的表面形成一层钝化膜，阻止其与其它物质反应，达到钝化目的，也使不锈钢表面光亮洁白。通过钝化提高不锈钢制品的表面防腐质量，延长使用寿命。

经申请人研究发现，现有不锈钢钝化技术存在如下问题：

1、在不锈钢金属钝化中，国内采用传统方法使用酸性体系钝化剂处理金属表面，利用钝化剂的酸性与强氧化性使不锈钢的表面钝化，形成保护膜达到抗氧化的功效。但是，酸性体系钝化剂在生成钝化膜的同时，也在溶解不锈钢成分中的镍、铬，使游离出来重金属溶解到工作液中，造成重金属污染。

2、现有酸性体系钝化剂还保含有硝酸或硝酸盐；含有磷酸或磷酸盐；含有大量有机酸或无机强酸易发生过腐蚀等等缺点，使用过程中产生的污水对环境污染非常大，对环境极为不友好，对用户的污水处理条件要求较高。

为了克服传统钝化液中的缺陷，有待研发出新型的环保型钝化液。

发明内容

本发明的目的是要解决现有酸性体系钝化剂的重污染的技术问题，提供一种中性环保型不锈钢钝化剂及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

第一方面，本发明提供了一种中性环保型不锈钢钝化剂，包含植酸钠、络合剂、钼酸盐、稀土金属盐、氧化剂、PH调节剂和去离子水。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述中性环保型不锈钢钝化剂包含下述重量百分比的组分：

植酸钠1～8％，

络合剂0.3～3.5％，

钼酸盐0.5～3.3％，

稀土金属盐0.03～1.5％，

氧化剂0.02～0.6％，

PH调节剂0～1.5％，

去离子水余量。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述中性环保型不锈钢钝化剂包含包含下述重量百分比的组分：

植酸钠5％，

络合剂2％，

钼酸盐3％，

稀土金属盐1.2％，

氧化剂0.2％，

PH调节剂0.2％，

去离子水余量。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和EDTA二钠盐中的一种或多种的混合物。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾和改性钼酸铝中的一种或多种的混合物。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述稀土金属盐包含硫酸铈和/或硫酸镧。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述氧化剂为高铁酸钠、过硫酸钠和高锰酸钾中的一种或多种的混合物。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述PH值调节剂是柠檬酸或碳酸钠。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的优选实施方式，所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7～8。

第二方面，本发明还提供了一种中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，将适量去离子水加入容器中，依次将所需分量的植酸钠、络合剂加入去离子水中，搅拌使其充分溶解；

然后，往容器中加入所需分量的钼酸盐并搅拌使其充分溶解，再加入稀土金属盐搅拌使其充分溶解；一边搅动一边缓慢的加入氧化剂，将剩余的去离子水全部加入容器中搅拌均匀；

最后，往容器中加入PH调节剂，调节混合溶液的PH值为7～8，放置一小时后即制得中性环保型不锈钢钝化剂；

其中，各组成按以下重量百分比进行制备：植酸钠1～8％、络合剂0.3～3.5％、钼酸盐0.5～3.3％、稀土金属盐0.03～1.5％、氧化剂0.02～0.6％、PH调节剂0～1.5％和去离子水余量。

第三方名，本发明还提供了一种中性环保型不锈钢钝化剂的钝化方法，包括以下步骤：

在常温下，将不锈钢产品浸泡在上述第一方面及第一方面的优先实施方式所述的中性环保型不锈钢钝化剂中进行钝化处理，钝化5～8min，钝化结束后将不锈钢产品取出，清洗后干燥即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明钝化剂不含铬酸盐等有毒重金属元素；不含硝酸盐、磷酸盐等水体污染物；不含腐蚀性酸呈中性，也就不需要复杂的废水处理工艺要求。

2、本发明钝化剂生成钝化膜反应过程稳定，钝化膜相对于无机酸的膜层厚度更厚，致密度更强，膜层的稳定性也更强，抗腐蚀耐盐雾的能力也更强。经过该不锈钢钝化剂钝化处理过的SUS304不锈钢产品可以大大提高其表面的耐腐蚀性：盐雾测试1000小时以上不生锈，煮水测试200小时以上不发黄、不生锈。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的对比试验1的试验结果；

图2是本发明的对比试验2的试验结果；

图3是本发明的对比试验3的试验结果；

图4是本发明的对比试验4的试验结果；

图5是本发明的对比试验5的试验结果；

图6是本发明的试验二的试验结果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

目前市场上已有钝化技术一般都是酸性体系钝化剂，利用钝化剂的酸性与强氧化性使不锈钢表面形成钝化。为解决现有技术工艺中钝化药水存在的诸多问题如：钝化药水不环保、含铬酸盐等有毒重金属元素；或含硝酸盐、磷酸盐等水体污染物；或含强腐蚀性酸(硝酸、磷酸、硫酸、氢氟酸等)；钝化药水一般为强酸性容易对产品发生过腐蚀等问题。本发明提供了一种新型钝化剂，不含铬酸盐等有毒重金属元素；不含硝酸盐、磷酸盐等水体污染物；其PH值在于7～8，不含腐蚀性酸呈中性；也就不需要复杂的废水处理工艺要求，在常温下即可使用。具体的，以下对本发明的中性环保性不锈钢钝化剂进行说明。

本发明的中性环保型不锈钢钝化剂包含植酸钠、络合剂、钼酸盐、稀土金属盐、氧化剂、PH调节剂和去离子水。其中，钝化剂的PH值为7～8，呈中性或弱碱性。优选的，PH值为7，钝化剂呈中性。

其中，中性环保型不锈钢钝化剂所采用的络合剂可为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和EDTA二钠盐中的一种或多种的混合物。所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾和改性钼酸铝中的一种或多种的混合物。所述氧化剂为高铁酸钠、过硫酸钠和高锰酸钾中的一种或多种的混合物。

在中性条件下，钝化剂中的络合剂，清除不锈钢表面的铁与铁离子，为钝化成膜创造条件(防止多余铁离子进入钝化膜中影响钝化膜的稳定性)。另一方面，在钝化剂的氧化剂和成膜剂(包括上述的植酸盐、钼酸盐、稀土金属盐)之间的协同作用下，在不锈钢表面形成一层稳定的钝化膜，从而起到对不锈钢的保护作用。

具体的，所述稀土金属盐包含硫酸铈和/或硫酸镧。需要说明的是，稀土金属盐的应用常用的硝酸镧、硝酸铈主要是利用其再酸性条件下的氧化性，且含有大量硝酸根离子会导致废液中含氮量超标不符合环保要求。为此，本发明在中性条件下，所采用的硫酸铈与硫酸镧在成膜过程中更容易与成膜剂协同，以形成含铈与镧的沉积性钝化膜，钝化膜更致密更稳定，耐硫化物、氯化物等物质的腐蚀性能更强。

具体的，所述PH值调节剂是柠檬酸或碳酸钠。制备钝化剂时，PH调节剂最后添加用于调节PH值，PH高于8时，则用柠檬酸调至PH值为7～8；PH至低于7时，则用碳酸钠调至PH值7～8范围。

本发明还提供上述中性环保型不锈钢钝化剂的优选配方，中性环保型不锈钢钝化剂包含下述重量百分比的组分：

植酸钠1～8％、络合剂0.3～3.5％、钼酸盐0.5～3.3％、稀土金属盐0.03～1.5％、氧化剂0.02～0.6％、PH调节剂0～1.5％和去离子水余量。

进一步的，本发明还提供上述优选配方的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，将适量去离子水加入容器中，依次将所需分量的植酸钠、络合剂加入去离子水中，搅拌使其充分溶解；

然后，往容器中加入所需分量的钼酸盐并搅拌使其充分溶解，再加入稀土金属盐搅拌使其充分溶解；一边搅动一边缓慢的加入氧化剂，将剩余的去离子水全部加入容器中搅拌均匀；

最后，往容器中加入PH调节剂，调节混合溶液的PH值为7～8，放置一小时后即制得中性环保型不锈钢钝化剂。

进一步的，本发明还提供上述优选配方的中性环保型不锈钢钝化剂的钝化方法，包括以下步骤：在常温下，将不锈钢产品浸泡在上述的中性环保型不锈钢钝化剂中进行钝化处理，钝化时间，钝化结束后将不锈钢产品取出，清洗后干燥即可。

具体的，本发明提供如下制备实例进行说明。

实施例一

本实施例一所述的中性环保型不锈钢钝化剂，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠1％、络合剂0.3％、钼酸盐0.5％、稀土金属盐0.03％、氧化剂0.02％、PH调节剂0.2％和去离子水97.95％。

其中，所述络合剂为葡萄糖酸钠；所述钼酸盐为钼酸钠，所述稀土金属盐包含硫酸铈和硫酸镧；所述氧化剂为高铁酸钠；所述PH值调节剂为碳酸钠。所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

本实施例一所述的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，将适量去离子水加入容器中，依次将所需分量的植酸钠、络合剂加入去离子水中，搅拌使其充分溶解；

然后，往容器中加入所需分量的钼酸盐并搅拌使其充分溶解，再加入稀土金属盐搅拌使其充分溶解；一边搅动一边缓慢的加入氧化剂，将剩余的去离子水全部加入容器中搅拌均匀；

最后，往容器中加入PH调节剂，调节混合溶液的PH值为7，放置一小时后即制得中性环保型不锈钢钝化剂。

实施例二

本实施例二所述的中性环保型不锈钢钝化剂，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠3％、络合剂1％、钼酸盐2％、稀土金属盐0.8％、氧化剂0.4％、PH调节剂0.8％和去离子水92％。

其中，所述络合剂为柠檬酸钠和EDTA二钠盐的混合物；所述钼酸盐为钼酸钾和改性钼酸铝的混合物；所述稀土金属盐为硫酸镧；所述氧化剂为高铁酸钠和高锰酸钾的混合物；所述PH值调节剂为柠檬酸。所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

本实施例二的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法与实施例一的相同，参考实施例一进行制备。

实施例三

本实施例三所述的中性环保型不锈钢钝化剂，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠5％、络合剂2.5％、钼酸盐3％、稀土金属盐1.2％、氧化剂0.2％、PH调节剂0.2％和去离子水88.4％。

其中，所述络合剂为柠檬酸钠；所述钼酸盐为钼酸钠；所述稀土金属盐为硫酸铈；所述氧化剂为高铁酸钠；所述PH值调节剂为柠檬酸和碳酸钠。所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

本实施例三的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法与实施例一的相同，参考实施例一进行制备。

实施例四

本实施例四所述的中性环保型不锈钢钝化剂，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠5％、络合剂2％、钼酸盐3％、稀土金属盐1.2％、氧化剂0.2％、PH调节剂0.2％和去离子水88.4％。

其中，所述络合剂为柠檬酸钠；所述钼酸盐为钼酸钠；所述稀土金属盐包含硫酸铈；所述氧化剂为高铁酸钠；所述PH值调节剂为柠檬酸。所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

本实施例四的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法与实施例一的相同，参考实施例一进行制备。

实施例五

本实施例五所述的中性环保型不锈钢钝化剂，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠5％、络合剂2％、钼酸盐3％、稀土金属盐1.2％、氧化剂0.2％、PH调节剂0.2％和去离子水88.4％。

其中，所述络合剂为葡萄糖酸钠；所述钼酸盐为钼酸钠；所述稀土金属盐包含硫酸铈；所述氧化剂为过硫酸钠；所述PH值调节剂为柠檬酸。所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

本实施例五的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法与实施例一的相同，参考实施例一进行制备。

实施例六

本实施例六所述的中性环保型不锈钢钝化剂，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠8％、络合剂3.5％、钼酸盐3.3％、稀土金属盐1.5％、氧化剂0.6％、PH调节剂1.5％和去离子水81.6％。

其中，所述络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和EDTA二钠盐的混合物；所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾和改性钼酸铝的混合物；所述稀土金属盐包含硫酸铈和硫酸镧；所述氧化剂为高铁酸钠、过硫酸钠和高锰酸钾的混合物；所述PH值调节剂为柠檬酸。所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

本实施例六的中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法与实施例一的相同，参考实施例一进行制备。

中性环保型不锈钢钝化剂的对比试验：

基于本发明所提供的的配方中，对中性环保型不锈钢钝化剂配方进行了筛选及调整配比，提供更为优选的中性环保型不锈钢钝化剂的配方。

试验一不同因素对钝化效果的影响：

对比试验1：

钝化剂中的络合剂选用柠檬酸钠含量2％，钼酸盐选用钼酸钠含量2.5％，稀土金属盐选用硫酸铈含量0.5％，氧化剂选用高铁酸钠含量0.1％，PH＝7。在试验温度室温25℃的条件下，采用本发明的钝化方法对不锈钢304产品进行钝化处理，探究植酸钠含量对钝化性能的影响。

将钝化后的不锈钢304产品进行盐雾测试。试验结果如图1所示，由图1上的数据可知，植酸钠含量为5～6％时钝化性能为佳，其中含量为5％时效果最好。

对比试验2：

钝化剂中的植酸钠含量5％，钼酸盐选用钼酸钠含量2.5％，稀土金属盐选用硫酸铈含量0.5％，氧化剂选用高铁酸钠含量0.1％，PH＝7。在试验温度室温25℃的条件下，采用本发明的钝化方法对不锈钢304产品进行钝化处理，探究络合剂柠檬酸钠含量对钝化性能的影响。

将钝化后的不锈钢304产品进行盐雾测试。试验结果如图2所示，由图2上的数据可知，柠檬酸钠含量为2.5～3％时钝化性能为佳，其中含量为2.5％时效果最好。同时，试验了其他络合剂葡萄糖酸钠、EDTA二钠盐进行对比试验，实验结果显示均对钝化效果有促进作用，其中以柠檬酸钠最佳。

对比试验3：

钝化剂中的3、在植酸钠含量5％，柠檬酸钠含量2.5％，稀土金属盐选用硫酸铈含量0.5％，氧化剂选用高铁酸钠含量0.1％，PH＝7。在试验温度室温25℃的条件下，采用本发明的钝化方法对不锈钢304产品进行钝化处理，探究钼酸钠含量对钝化性能的影响。

将钝化后的不锈钢304产品进行盐雾测试。试验结果如图3所示，由图3上的数据可知，钼酸钠含量为3％时钝化性能为佳。同时，试验了其他钼酸盐(钼酸钾、改性钼酸铝)的钝化效果，发现效果与钼酸钠相当。

对比试验4：

钝化剂中的4、在植酸钠含量5％，柠檬酸钠含量2.5％，钼酸钠含量3％，氧化剂选用高铁酸钠含量0.1％，PH＝7。在试验温度室温25℃的条件下，采用本发明的钝化方法对不锈钢304产品进行钝化处理，探究稀土金属盐硫酸铈含量对钝化性能的影响。

将钝化后的不锈钢304产品进行盐雾测试。试验结果如图4所示，由图4上的数据可知，硫酸铈为1.2％时钝化性能为佳。同时，试验了硝酸铈的钝化效果，发现效果比硫酸铈的差很多，最高盐雾只能达到460小时，而且硝酸铈含有硝酸根废酸处理时容易氮含量超标不环保。又进行测试了稀土金属盐硫酸镧，发现其效果与硫酸铈的相当。

对比试验5：

钝化剂中的植酸钠含量5％，柠檬酸钠含量2.5％，钼酸钠含量3％，稀土金属盐硫酸铈含量1.2％，PH＝7。在试验温度室温25℃的条件下，采用本发明的钝化方法对不锈钢304产品进行钝化处理，探究氧化剂选用高铁酸钠含量对钝化性能的影响。

将钝化后的不锈钢304产品进行盐雾测试。试验结果如图5所示，由图上数据可知，高铁酸钠含量为0.2～0.3％时钝化性能为佳。又进行测试了其他氧化剂(过硫酸钠、高锰酸钾)，发现过硫酸钠、高锰酸钾的效果与高铁酸钠的相当。

结果：

基于上述试验一的对比试验1～5可得最佳钝化方案为：植酸钠含量5～6％，柠檬酸钠含量2～3％，钼酸钠含量2.5～3.5％，稀土金属盐硫酸铈含量1.2～1.5％，高铁酸钠含量为0.2～0.3％，PH＝7(PH调节剂为柠檬酸与碳酸钠)。

试验二中性环保型不锈钢钝化剂效果试验：

本发明试验实例产品：选用实施例三所制备的中性环保型不锈钢钝化剂；其中，钝化剂的PH＝7(PH调节剂为柠檬酸与碳酸钠)。

对比产品:市面销售的钝化剂A和钝化剂B。

试验手段：

采用三组SUS304不锈钢材料，在室温下浸泡分别入实施例三钝化剂、钝化剂A和钝化剂B中，钝化5min，清洗后沥干备用。将钝化后的三组SUS304不锈钢材料进行相同的盐雾测试，具体的，盐雾测试参考本领域常规测试手段(人工加速模拟盐雾环境试验)。

试验结果：如图6所示，从图可得知本发明钝化剂的钝化性能远远高于市售产品的效果。

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，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于，包含植酸钠、络合剂、钼酸盐、稀土金属盐、氧化剂、PH调节剂和去离子水。

2.根据权利要求1所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠1～8％，

络合剂0.3～3.5％，

钼酸盐0.5～3.3％，

稀土金属盐0.03～1.5％，

氧化剂0.02～0.6％，

PH调节剂0～1.5％，

去离子水余量。

3.根据权利要求2所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于，包含下述重量百分比的组分：

植酸钠5～6％，

络合剂2～3％，

钼酸盐2.5～3.5％，

稀土金属盐1.2～1.5％，

氧化剂0.2～0.3％，

PH调节剂0.2～0.3％，

去离子水余量。

4.根据权利要求1所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于：

所述络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和EDTA二钠盐中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于：

所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾和改性钼酸铝中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于：

所述稀土金属盐包含硫酸铈和/或硫酸镧。

7.根据权利要求1所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于：

所述氧化剂为高铁酸钠、过硫酸钠和高锰酸钾中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的中性环保型不锈钢钝化剂，其特征在于，所述中性环保型不锈钢钝化剂的PH值为7。

9.一种中性环保型不锈钢钝化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，将适量去离子水加入容器中，依次将所需分量的植酸钠、络合剂加入去离子水中，搅拌使其充分溶解；

然后，往容器中加入所需分量的钼酸盐并搅拌使其充分溶解，再加入稀土金属盐搅拌使其充分溶解；一边搅动一边缓慢的加入氧化剂，将剩余的去离子水全部加入容器中搅拌均匀；

最后，往容器中加入PH调节剂，调节混合溶液的PH值为7～8，放置一小时后即制得中性环保型不锈钢钝化剂；

其中，各组成按以下重量百分比进行制备：植酸钠1～8％、络合剂0.3～3.5％、钼酸盐0.5～3.3％、稀土金属盐0.03～1.5％、氧化剂0.02～0.6％、PH调节剂0～1.5％和去离子水余量。

10.一种中性环保型不锈钢钝化剂的钝化方法，其特征在于，包括以下步骤：

在常温下，将不锈钢产品浸泡在权利要求1至8任意一项所述的中性环保型不锈钢钝化剂中进行钝化处理，钝化5～8min，钝化结束后将不锈钢产品取出，清洗后干燥即可。

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