CN112899671A - 一种阀体铸件的防腐处理工艺 - Google Patents

一种阀体铸件的防腐处理工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及金属防腐技术领域，具体公开了一种阀体铸件的防腐处理工艺。阀体铸件的防腐处理工艺包括S1脱脂、S2酸洗、S3钝化，所述S3钝化的具体过程如下：将阀体铸件浸入钝化剂中，温度40‑60℃，持续30‑40min，处理完成后取出、水洗、干燥；所述钝化剂包括如下重量份的组分：双氧水10‑13份；柠檬酸6‑8份；硅烷偶联剂0.6‑1.2份；纳米氧化锆2‑5份；木质素磺酸钠0.4‑0.7份；稳定剂0.1‑0.2份；缓蚀剂0.1‑0.2份；水90‑100份。本申请的阀体铸件经钝化形成的钝化膜均匀分布有大量纳米氧化锆，钝化膜耐磨性高、耐腐蚀性强，使用寿命长。

Description

一种阀体铸件的防腐处理工艺
技术领域
本申请涉及金属防腐技术的领域，更具体的说，它涉及一种阀体铸件的防腐处理工艺。
背景技术
阀体是阀门中的一种主要零部件，通过铸造工艺成型。常见的铸造工艺有砂型铸造、精密铸造，其中精密铸造获得的铸件尺寸更为精准，表面也更为光洁，接近于零件最后形状，可不加工或少量加工便能直接使用。精密铸造工艺的主要工艺流程如下：压蜡、修蜡、组树、制壳、脱蜡、焙烧、浇铸、脱壳、切割、打磨、抛丸。
阀体铸件使用时内腔供介质通过，需要保证其具有优异的耐腐蚀性。为此，阀体铸件铸造成型后还需要进行防腐处理。钝化处理是常用的防腐处理方法，阀体铸件经氧化性介质处理后，表面氧化形成钝化膜，起到阻隔腐蚀性介质的作用。
但是钝化膜存在耐磨性不足的问题，流动介质中的固体颗粒容易导致钝化膜磨损失效，进而影响防腐性能。
发明内容
为了提高钝化膜的耐磨性，本申请提供一种阀体铸件的防腐处理工艺。
本申请提供一种阀体铸件的防腐处理工艺，采用如下技术方案：
一种阀体铸件的防腐处理工艺，包括S1脱脂、S2酸洗、S3钝化，所述S3钝化的具体过程如下：将阀体铸件浸入钝化剂中，温度40-60℃，持续30-40min，处理完成后取出、水洗、干燥；
所述钝化剂包括如下重量份的组分：
双氧水 10-13份；
柠檬酸 6-8份；
硅烷偶联剂 0.6-1.2份；
纳米氧化锆 2-5份；
木质素磺酸钠 0.4-0.7份；
稳定剂 0.1-0.2份；
缓蚀剂 0.1-0.2份；
水 90-100份。
通过采用上述技术方案，阀体铸件经过S1脱脂，去除表面油污；经过S2酸洗，去除表面氧化皮和锈蚀物；经过S3钝化，表面氧化形成致密的钝化膜。
相比于传统的浓硝酸、浓硫酸等钝化剂，本申请以双氧水-柠檬酸作为钝化剂，更为安全环保。双氧水具有强氧化性，可使不锈钢表面形成稳定的氧化膜；柠檬酸对铁的活性比对铬的活性强，能有效地从不锈钢表面去除铁。纳米氧化锆具有耐高温、化学稳定性好、耐磨性高等特性，木质素磺酸钠可以修饰纳米氧化锆，使纳米氧化锆容易填充于钝化膜中，有利于提高钝化膜的耐磨性。硅烷偶联剂一方面有助于纳米氧化锆分散，另一方面有助于使经木质素磺酸钠修饰的纳米氧化锆与氧化膜结合。本申请的阀体铸件经钝化形成的钝化膜耐磨性高、耐腐蚀性强，使用寿命长。
可选的，所述钝化剂还包括0.3-0.5份单宁酸。
通过采用上述技术方案，单宁酸的添加有利于提高钝化膜往低电流密度方向移动，耐蚀性提高；且单宁酸可促使钝化膜的厚度提高，进而提高钝化膜的长久耐蚀性。
可选的，所述S3钝化中，温度为55-60℃。
通过采用上述技术方案，该温度下单宁酸的作用效果好，有利于钝化膜增厚。
可选的，所述纳米氧化锆经过改性，其改性过程如下：先将2-3份己二酸、1-2份硬脂酸和90-100份均三甲苯混合均匀，得到处理液，再将6-8份纳米氧化锆浸入40-50份处理液中，升温至100-110℃，持续搅拌1-2h，最后过滤，用甲苯洗涤2-3次，干燥得到改性纳米氧化锆。
通过采用上述技术方案，纳米氧化锆经过改性，表面部分羟基酯化，形成单分子膜，流动性能更好，进而有利于提高纳米氧化锆在钝化膜中的填充量。
可选的，所述纳米氧化锆的添加量为4-5份。
通过采用上述技术方案，改性纳米氧化锆的添加量高，有利于提高钝化膜的耐磨性。
可选的，所述硅烷偶联剂的制备过程如下：按重量份计，先将200-250份甲基丙烯酸烯丙酯、0.4-0.6份吩噻嗪、0.02-0.04份氯铂酸混合均匀，再升温至70-75℃，接着加入200-240份甲基二氯硅烷，反应4-5h后冷却至室温，然后加入0.4-0.6份吩噻嗪，最后于1.55-1.65kPa下减压分馏，收集118-120℃馏分，得到硅烷偶联剂。
通过采用上述技术方案，相比于常用的KH560、KH570，该硅烷偶联剂的活性基团更多，更有利于经木质素磺酸钠修饰的纳米氧化锆与氧化膜结合。
可选的，所述稳定剂为聚丙烯酰胺。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺有利于提高双氧水的稳定性，促进钝化膜均匀形成。
可选的，所述缓蚀剂为钼酸钠。
通过采用上述技术方案，钼酸钠与基体金属发生反应，形成含钼钝化膜，可有效降低腐蚀速率，起到良好的缓蚀效果，且有利于吸附纳米氧化锆，防止其受磨损剥离。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用以双氧水-柠檬酸作为钝化体系，并添加纳米氧化锆、木质素磺酸钠和硅烷偶联剂复配，经木质素磺酸钠修饰的纳米氧化锆与氧化膜结合，形成均匀分布有大量纳米氧化锆的钝化膜，钝化膜的耐磨性提高；
2、本申请的钝化剂中优选添加单宁酸并提高钝化温度，促使钝化膜增厚；
3、本申请的钝化剂中优选对纳米氧化锆改性，促使钝化膜中的纳米氧化锆添加量提高。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
本申请的实施例采用如下原料：
除油剂牌号为WSST-C1，购买自文森化工有限公司；纳米氧化锆粒径为5nm；聚丙烯酰胺为阳离子型，分子量1000万，离子度20%。
制备例1：
改性纳米氧化锆的制备过程如下：先将2份己二酸、1份硬脂酸和90份均三甲苯混合均匀，得到处理液，再将6份纳米氧化锆浸入40份处理液中，升温至100℃，持续搅拌1h，最后过滤，用甲苯洗涤2次，干燥得到改性纳米氧化锆。
制备例2：
改性纳米氧化锆的制备过程如下：先将3份己二酸、2份硬脂酸和100份均三甲苯混合均匀，得到处理液，再将8份纳米氧化锆浸入50份处理液中，升温至110℃，持续搅拌2h，最后过滤，用甲苯洗涤3次，干燥得到改性纳米氧化锆。
制备例3：
改性纳米氧化锆的制备过程如下：先将2.5份己二酸、1.5份硬脂酸和95份均三甲苯混合均匀，得到处理液，再将6-8份纳米氧化锆浸入45份处理液中，升温至105℃，持续搅拌1.5h，最后过滤，用甲苯洗涤2次，干燥得到改性纳米氧化锆。
制备例4：
硅烷偶联剂的制备过程如下：按重量份计，先将200份甲基丙烯酸烯丙酯、0.4份吩噻嗪、0.02份氯铂酸混合均匀，再升温至70℃，接着加入200份甲基二氯硅烷，反应4h后冷却至室温，然后加入0.4份吩噻嗪，最后于1.55kPa下减压分馏，收集118-120℃馏分，得到硅烷偶联剂。
制备例5：
硅烷偶联剂的制备过程如下：按重量份计，先将250份甲基丙烯酸烯丙酯、0.6份吩噻嗪、0.04份氯铂酸混合均匀，再升温至75℃，接着加入200-240份甲基二氯硅烷，反应5h后冷却至室温，然后加入0.6份吩噻嗪，最后于1.65kPa下减压分馏，收集118-120℃馏分，得到硅烷偶联剂。
制备例6：
硅烷偶联剂的制备过程如下：按重量份计，先将220份甲基丙烯酸烯丙酯、0.5份吩噻嗪、0.03份氯铂酸混合均匀，再升温至72℃，接着加入230份甲基二氯硅烷，反应4.5h后冷却至室温，然后加入0.5份吩噻嗪，最后于1.61kPa下减压分馏，收集118-120℃馏分，得到硅烷偶联剂。
实施例1：
一种阀体铸件的防腐处理工艺，包括如下步骤：
S1脱脂：阀体铸件由304不锈钢制成，将阀体铸件浸入除油液中，温度50℃，持续6min后取出，清水冲干净，风干；
S2酸洗：将经过S1脱脂的阀体铸件浸入酸液中，持续15min后取出，清水冲干净，风干，酸液包括20wt%硝酸、3wt%氢氟酸和77wt%水；
S3钝化：将经过S2酸洗的阀体铸件浸入钝化剂中，温度40℃，持续40min，处理完成后取出，清水冲干净，风干。
钝化剂包括如下重量份的组分：
双氧水 10份；
柠檬酸 6份；
KH560 0.6份；
纳米氧化锆 2份；
木质素磺酸钠 0.4份；
脂肪酸钙 0.1份；
硅酸钠 0.1份；
水 90份。
实施例2：
一种阀体铸件的防腐处理工艺，包括如下步骤：
S1脱脂：阀体铸件由304不锈钢制成，将阀体铸件浸入除油液中，温度50℃，持续6min后取出，清水冲干净，风干；
S2酸洗：将经过S1脱脂的阀体铸件浸入酸液中，持续15min后取出，清水冲干净，风干，酸液包括20wt%硝酸、3wt%氢氟酸和77wt%水；
S3钝化：将经过S2酸洗的阀体铸件浸入钝化剂中，温度60℃，持续30min，处理完成后取出，清水冲干净，风干。
钝化剂包括如下重量份的组分：
双氧水 13份；
柠檬酸 8份；
KH560 1.2份；
纳米氧化锆 3份；
木质素磺酸钠 0.7份；
脂肪酸钙 0.2份；
硅酸钠 0.2份；
水 100份。
实施例3：
一种阀体铸件的防腐处理工艺，包括如下步骤：
S1脱脂：阀体铸件由304不锈钢制成，将阀体铸件浸入除油液中，温度50℃，持续6min后取出，清水冲干净，风干；
S2酸洗：将经过S1脱脂的阀体铸件浸入酸液中，持续15min后取出，清水冲干净，风干，酸液包括20wt%硝酸、3wt%氢氟酸和77wt%水；
S3钝化：将经过S2酸洗的阀体铸件浸入钝化剂中，温度50℃，持续35min，处理完成后取出，清水冲干净，风干。
钝化剂包括如下重量份的组分：
双氧水 12份；
柠檬酸 7份；
KH560 1份；
纳米氧化锆 4份；
木质素磺酸钠 0.5份；
脂肪酸钙 0.15份；
硅酸钠 0.15份；
水 95份。
实施例4：
与实施例3的区别仅在于，纳米氧化锆的添加量为4.5份。
实施例5：
与实施例3的区别仅在于，纳米氧化锆的添加量为5份。
实施例6：
与实施例3的区别仅在于，纳米氧化锆等质量替换为制备例1制得的改性纳米氧化锆。
实施例7：
与实施例3的区别仅在于，纳米氧化锆等质量替换为制备例2制得的改性纳米氧化锆。
实施例8：
与实施例3的区别仅在于，纳米氧化锆等质量替换为制备例3制得的改性纳米氧化锆。
实施例9：
与实施例8的区别仅在于，纳米氧化锆的添加量为4.5份。
实施例10：
与实施例8的区别仅在于，纳米氧化锆的添加量为5份。
实施例11：
与实施例10的区别仅在于，钝化剂还包括0.3份单宁酸。
实施例12：
与实施例10的区别仅在于，钝化剂还包括0.5份单宁酸。
实施例13：
与实施例10的区别仅在于，钝化剂还包括0.4份单宁酸。
实施例14：
与实施例13的区别仅在于，S3钝化中，温度为55℃。
实施例15：
与实施例13的区别仅在于，S3钝化中，温度为60℃。
实施例16：
与实施例14的区别仅在于，KH560等质量替换为制备例4制得的硅烷偶联剂。
实施例17：
与实施例14的区别仅在于，KH560等质量替换为制备例5制得的硅烷偶联剂。
实施例18：
与实施例14的区别仅在于，KH560等质量替换为制备例6制得的硅烷偶联剂。
实施例19：
与实施例18的区别仅在于，脂肪酸钙等质量替换为聚丙烯酰胺。
实施例20：
与实施例19的区别仅在于，硅酸钠等质量替换为钼酸钠。
对比例1：
与实施例3的区别仅在于，钝化剂不包含KH560。
对比例2：
与实施例3的区别仅在于，钝化剂不包含木质素磺酸钠。
对比例3：
与实施例3的区别仅在于，钝化剂不包含纳米氧化锆。
性能检测：
参考GB/T 25150-2010《工业设备化学清洗中奥氏体不锈钢钝化膜质量的测试方法》中记载的方法，对实施例1-20、对比例1-3的阀体铸件进行耐腐蚀测试，记录蓝点数量达到8个的时间，结果记在表1。
参照GB/T 12444-2006《金属材料 磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验》中记载的方法，测试钝化膜的耐磨性，上试验块采用硬度约为HV1400的硬质合金YG8，下试验环采用Cr12钢环，载荷20N，线速度为0.5m/s，测得磨损率，结果记在表1。
采用Kurabo NR-2100 钝化膜测厚仪，测试钝化膜的厚度，结果记在表1。
表1
耐腐蚀(s) 耐磨率(mg/Km) 厚度(nm)
实施例1 214 33 23
实施例2 219 33 21
实施例3 228 31 23
实施例4 221 30 22
实施例5 229 32 23
实施例6 235 28 23
实施例7 231 27 21
实施例8 234 27 22
实施例9 236 22 22
实施例10 236 20 23
实施例11 233 20 28
实施例12 234 21 30
实施例13 235 20 30
实施例14 233 20 36
实施例15 236 20 37
实施例16 241 16 36
实施例17 241 17 33
实施例18 237 16 35
实施例19 242 14 36
实施例20 293 11 36
对比例1 181 65 23
对比例2 175 71 23
对比例3 163 78 22
从表1可以看出：
1、实施例1-3的测试结果对比可得，本申请的钝化膜具有优异的耐腐蚀性及耐磨性；
2、实施例3和对比例1-3的测试结果对比可得，纳米氧化锆的添加是钝化膜耐磨性提高的关键影响，纳米氧化锆、木质素磺酸钠和硅烷偶联剂协同作用，在钝化膜中均匀分布大量纳米氧化锆，显著提升钝化膜的耐磨性；
3、实施例3-5的测试结果对比可得，纳米氧化锆的添加量由4份提高到5份时钝化膜的耐磨性变化小；
4、实施例3和实施例6-10的测试结果对比可得，改性纳米氧化锆的添加量由4份提高到5份时，钝化膜的耐磨性明显提高；
5、实施例10和实施例11-15的测试结果对比可得，单宁酸的添加及钝化温度的提高有助于钝化膜增厚；
6、实施例14和实施例16-18的测试结果对比可得，本申请制得的硅烷偶联剂相比于KH560对钝化膜的耐磨性影响更显著；
7、实施例18和实施例19的测试结果对比可得，相比于脂肪酸钙，聚丙烯酰胺有利于提高钝化膜耐磨性；
8、实施例19和实施例20的测试结果对比可得，相比于硅酸钠，钼酸钠更有利于提高钝化膜的耐蚀性和耐磨性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种阀体铸件的防腐处理工艺，包括S1脱脂、S2酸洗、S3钝化，其特征在于：所述S3钝化的具体过程如下：将阀体铸件浸入钝化剂中，温度40-60℃，持续30-40min，处理完成后取出、水洗、干燥；
所述钝化剂包括如下重量份的组分：
双氧水 10-13份；
柠檬酸 6-8份；
硅烷偶联剂 0.6-1.2份；
纳米氧化锆 2-5份；
木质素磺酸钠 0.4-0.7份；
稳定剂 0.1-0.2份；
缓蚀剂 0.1-0.2份；
水 90-100份。
2.根据权利要求1所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述钝化剂还包括0.3-0.5份单宁酸。
3.根据权利要求2所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述S3钝化中，温度为55-60℃。
4.根据权利要求1所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述纳米氧化锆经过改性，其改性过程如下：先将2-3份己二酸、1-2份硬脂酸和90-100份均三甲苯混合均匀，得到处理液，再将6-8份纳米氧化锆浸入40-50份处理液中，升温至100-110℃，持续搅拌1-2h，最后过滤，用甲苯洗涤2-3次，干燥得到改性纳米氧化锆。
5.根据权利要求4所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述纳米氧化锆的添加量为4-5份。
6.根据权利要求1所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述硅烷偶联剂的制备过程如下：按重量份计，先将200-250份甲基丙烯酸烯丙酯、0.4-0.6份吩噻嗪、0.02-0.04份氯铂酸混合均匀，再升温至70-75℃，接着加入200-240份甲基二氯硅烷，反应4-5h后冷却至室温，然后加入0.4-0.6份吩噻嗪，最后于1.55-1.65kPa下减压分馏，收集118-120℃馏分，得到硅烷偶联剂。
7.根据权利要求1所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述稳定剂为聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种阀体铸件的防腐处理工艺，其特征在于：所述缓蚀剂为钼酸钠。
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