CN113215582A - 一种环保金属除锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属表面处理的环保技术领域，公开了一种环保金属除锈剂及其制备方法。利用酸剂、缓蚀剂和渗透剂混合组成的，是一种具有同时除油除锈的综合性环保去除剂。整体组分中不含有无机磷及其他任何有毒重金属，具有极强的除油除锈效果，对金属表面伤害性极低，可长期循环使用，无毒副性物质排放，对使用者无伤害，无污染，保证金属表面除油除锈后仍具有较强的涂层附着力，适用范围广。该金属除锈剂对于浮锈的除锈时间在2‑3钟左右，对于重锈的去除时间在6‑8分钟，去除率可达97％以上。制备流程简单，操作易懂，具有很强的安全性，整体流程设备全自动处理，节省人力投入，便于封装。还具有能够有效去除含氧化皮的金属表面的压痕的效果。
Description
技术领域
本发明属于金属表面处理的环保技术领域，具体涉及一种环保金属除锈剂及其制备方法。
背景技术
在工业生产中，除锈处理是钢铁表面涂饰前的基本工序。由于浮锈(三氧化二铁)、重锈(四氧化三铁)等锈类复合物黏附于金属上，会加速金属与氧气接触反应，明显加快了金属的锈蚀速度，加重了对这些生成的锈的清除困难。
除锈方法大致可分为机械、化学和电化学法三大类，它们适用于不同适应场景。其中，化学法一般具有效果好、效率高、工艺操作简单、成本低等一系列优点，所以在工业上也是获得了广泛应用。但传统往往是通过工业酸(盐酸和硫酸)或工业碱与锈发生化学反应的方式来进行处理，其中纯酸液处理方法在除锈的处理过程中大量氢气的产生会使钢材产生氢脆现象，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。利用纯碱液处理时，工业碱与锈发生化学反应生成的新化合物对金属表面无附着力，由此可以达到除去锈的目的，但是在该过程中生成的新化合物具有非常强的腐蚀性对环境和人体否有一定会影响，因此必须进行回收处理，而回收处理会增加处理成本。
现有的除锈液普遍存在着效果差、除锈时间长且多是仅对浮锈具有相应的去除效果，而对于重锈是无法完成去除的缺点。另外，现有技术中金属表面的除油和除锈是分部进行的：先在碱液中去油，而后再在酸液中除锈，增加了工艺的步骤，提高了成本。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种环保金属除锈剂及其制备方法。
本发明所采用的技术方案为：一种环保金属除锈剂，所述金属除锈剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
酸剂100-120份，缓蚀剂10-20份和渗透剂10-30份。
上述该环保金属除锈剂，是通过利用酸剂、缓蚀剂和渗透剂混合组成的，该组合物是一种具有同时除油除锈的综合性环保去除剂。该金属除锈剂整体组分中不含有无机磷及其他任何有毒重金属，具有极强的除锈除油效果，对金属表面伤害性极低，可长期循环使用，无毒副性物质排放，对使用者无伤害，对环境无污染，也能够保证金属表面除油除锈后仍具有较强的涂层附着力，适用范围广，可供工厂大量生产。该金属除锈剂对于浮锈的除锈时间在2-3钟左右，对于重锈的去除时间在6-8分钟，去除率可达97％以上。
作为优选地，所述金属除锈剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
酸剂102-117份，缓蚀剂12-17份和渗透剂12-27份。
作为优选地，所述金属除锈剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
酸剂110份，缓蚀剂15份和渗透剂25份。
作为优选地，所述酸剂包括柠檬酸和醋酸中的一种或多种。
对于上述酸剂中柠檬酸和醋酸混合使用时，其体积比为3-8:1-2。
作为优选地，所述缓蚀剂包括硫脲、巯基苯并噻唑、苯并三唑和十六烷胺中任意一种。
硫脲，白色而有光泽的晶体。味苦。用于制造药物、染料、树脂、压塑粉等的原料，也用作橡胶的硫化促进剂、金属矿物的浮选剂等。用以合成磺胺噻唑、蛋氨酸和肥猪片等药物的原料。用作染料及染色助剂、树脂及压塑粉的原料。也可用作橡胶的硫化促进剂、金属矿物的浮选剂、制邻苯二甲酸酐和富马酸的催化剂，以及用作金属防锈蚀剂。在照相材料方面，可作为显影剂和调色剂。还可用于电镀工业。硫脲还用于重氮感光纸、合成树脂涂料、阴离子交换树脂、发芽促进剂、杀菌剂等许多方面。硫脲也作为化肥使用。
巯基苯并噻唑，淡黄色粉末。有微臭和苦味。纯品的密度1.42；熔点178～180℃。商品的密度1.40～1.48；熔点170～178℃。溶于丙醇、乙醇、氯仿、氨水、氢氧化钠和碳酸钠等碱性溶液，微溶于苯，不溶于水和汽油。主要用作橡胶的硫化促进剂(促进剂M)，也用作农药杀菌剂，称氢硫剂(nuodex)或M剂。又可用作腐蚀抑制剂。纯品也用作金属特种试剂。可由苯胺、二硫化碳和硫磺，或二硫化碳和二苯基硫脲，或邻硝基氯苯、硫氢化钠和二硫化碳合成。
苯并三唑，有机化合物，又名苯丙三氮唑、苯并三氮杂茂、连三氮杂茚、苯三唑等，是白色到浅粉色针状结晶。溶于醇；苯；甲苯；氯仿，二甲基甲酰胺及多数有机溶剂，微溶于水，易溶于热水，易溶于碱性水溶液中。在电镀中用以表面纯化银、铜、锌，有防变色作用。另外，苯并三唑为良好的紫外光吸收剂，可用作黑白胶片和相纸的显影防灰雾剂。广泛用于金属的防锈和缓蚀剂，用于水质稳定剂、防锈油脂的制备，也可用作照相防灰防雾剂、气相防锈剂的合成。用于极压工业齿轮油、双曲线齿轮油、抗磨液压油、油膜轴承油、润滑脂等润滑油脂中，可作防锈和气相缓蚀剂。用于防锈油(脂)类产品中，多用于铜及铜合金的气相缓蚀剂循环水处理剂，汽车防冻液，照相防雾剂，高分子稳定剂，植物生长调节剂，润滑油添加剂，紫外线吸收剂等。本品也可与多种阻垢剂，杀菌灭藻剂配合使用。广泛用于铜、银质设备的缓蚀，防锈。亦可用于照相防灰、防雾剂，气相防锈剂的制备。
上述缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。一般来说，缓蚀剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质，加入微量或少量这类化学物质可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零。同时还能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。
作为优选地，所述渗透剂包括二丙二醇和二乙二醇丁醚的组合物。
作为优选地，所述二丙二醇和二乙二醇丁醚的摩尔比为1-3:4-6。
上述渗透剂进行复配，是由于其具有优异的润湿和洗涤功能，去污力强，还同时具有良好的乳化、渗透性能及起泡、稳泡、抗静电、杀菌等作用；稳定性高，在水溶液中不电离，并且不受强电解质、强酸、强碱的影响，也不受硬水中钙、镁离子的影响；与其他类型表面活性剂的相容性好，与阴离子和阳离子表面活性剂都可兼容；无毒、无刺激、生物降解性好，渗透性强。
一种如权利要求1-7任一所述的环保金属除锈剂的制备方法，所述制备方法按照相应比例选取酸剂、缓蚀剂、渗透剂和溶剂混合，加热后混匀，获得成品。
上述该环保金属除锈剂的制备方法，制备流程简单，操作易懂，具有很强的安全性，整体流程设备全自动处理，节省人力投入，便于封装。
作为优选地，所述溶剂包括水，
所述溶剂与酸剂、缓蚀剂、渗透剂的体积比为85-87:10-12:1-2:1-3。
作为优选地，所述加热时温度为38-55摄氏度；
所述加热时长为8-20分钟。
上述该环保金属除锈剂的制备方法在混合后进行加热，是为了增强各原料之间的有效成分的析出及混合，进而增强除锈剂的除锈能力和最终的效果。
本发明的有益效果为：
本发明提供了一种环保金属除锈剂，其是通过利用酸剂、缓蚀剂和渗透剂混合组成的，该组合物是一种具有同时除油除锈的综合性环保去除剂。该金属除锈剂整体组分中不含有无机磷及其他任何有毒重金属，具有极强的除油除锈效果，对金属表面伤害性极低，可长期循环使用，无毒副性物质排放，对使用者无伤害，对环境无污染，也能够保证金属表面除油除锈后仍具有较强的涂层附着力，适用范围广，可供工厂大量生产。该金属除锈剂对于浮锈的除锈时间在2-3钟左右，对于重锈的去除时间在6-8分钟，去除率可达97％以上。
该环保金属除锈剂还具有能够有效去除金属氧化皮表面的压痕的效果。为了增强各原料之间的有效成分的析出及混合，进而增强除锈剂的除锈能力和最终的效果进行了加热处理。
该环保金属除锈剂的制备方法，制备流程简单，操作易懂，具有很强的安全性，整体流程设备全自动处理，节省人力投入，便于封装。
附图说明
图1为该环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品，将具有锈蚀的金属板放入成品液中进行处理的示意图；
图2为该环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品，将具有锈蚀的金属板放入成品液中进行处理的示意图；
图3为该环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品，将具有锈蚀的金属板放入成品液中进行处理的示意图；
图4为使用环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品进行处理后的示意图；
图5为使用环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品进行处理后的示意图；
图6为实施例5进行样本检测报告示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。所用试剂均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取柠檬酸1000克、硫脲100克、二丙二醇20克、二乙二醇丁醚80克和水8500克混合，在38摄氏度下加热20分钟后混匀，获得成品。
实施例2：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取醋酸1200克、巯基苯并噻唑200克、二丙二醇100克、二乙二醇丁醚200克和水8700克克混合，在49摄氏度下加热8分钟后混匀，获得成品。
实施例3：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取柠檬酸1020克、苯并三唑120克、二丙二醇24克、二乙二醇丁醚96克和水8925克混合，在38摄氏度下加热20分钟后混匀，获得成品。
实施例4：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取醋酸1170克、十六烷胺170克、二丙二醇54克、二乙二醇丁醚216克和水8239.2克混合，在38摄氏度下加热20分钟后混匀，获得成品。
实施例5：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取醋酸1100克、硫脲150克、二丙二醇50克、二乙二醇丁醚200克和水10625克混合，在49摄氏度下加热8分钟后混匀，获得成品。
实施例6：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取柠檬酸1110克、巯基苯并噻唑150克、二丙二醇50克、二乙二醇丁醚200克和水7727.7克混合，在38摄氏度下加热20分钟后混匀，获得成品。
实施例7：
一种环保金属除锈剂的制备方法，按照相应比例选取柠檬酸888克和醋酸222克、硫脲150克、二丙二醇50克、二乙二醇丁醚200克和水7727.7克混合，在38摄氏度下加热20分钟后混匀，获得成品。
如图1-图3所示，为该环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品，将具有锈蚀的金属板放入成品液中进行处理的示意图。
如图4为使用环保金属除锈剂实施例6制备得到的成品进行处理后的金属板，一端部显示为乳白色，一端部为锈红/黄色，图示表明经过除锈剂处理后，金属板具有明显的除锈效果。
如图5为图4所示图的另一侧面示意图，同样证明了经过除锈剂处理后，金属板具有明显的除锈效果。
图6为实施例6进行样本检测报告示意图。
上述图1-5为整个具锈蚀金属板表面在置入本发明提供的该除锈剂中进行除锈处理的全部流程。
实验例
除锈性能测试：按照JB/T4323.2-1999《水基金属清洗剂试验方法》进行性能测定，并以市面常见的除油除锈液作为对照组。对照组选用(山东4011产品)其中，除锈率的试验数据是采用45号钢片涂人工油污，在40-50℃下浸泡2-8分钟。
测量结果如下表1：
由上表可知，上述提供的该环保金属除锈剂可以有效且快速清除金属表面的锈，对于浮锈的除锈时间在2-3分钟左右，对于重锈的除锈时间在6-8分钟左右，除锈率可达97％以上。
对于实施例6制备得到的样本进行检测，结果为：
检测报告：SGS检测，SGS工作编号为：TJHL2103500870OT-TJ。
检测型号：LA101，产品类型：水基清洗剂。
SGS样品检测ID：TSN21-005423.001。
样本描述：无色透明液体。
检测指标为：GB-38508-2020-甲醛、GB-38508-2020-挥发性有机化合物(VOC)、GB-38508-2020-氯代烃总和、GB-38508-2020-苯、甲苯、乙苯和二甲苯总和。
检测备注：(1)1mg/kg＝0.0001％；(2)MDL＝方法检测限；(3)ND＝未检出(＜MDL)；(4)“-”＝未规定。
检测方法：GB-38508-2020-甲醛：GB/T 23993-2009。
GB-38508-2020-挥发性有机化合物(VOC)：GB 38508-2020中的6.3.3的方法。
GB-38508-2020-氯代烃总和：GB/T 23992-2009。
GB-38508-2020-苯、甲苯、乙苯和二甲苯总和：GB/T 23990-2009B法。
检测结果：
甲醛、挥发性有机化合物(VOC)检测结果表
| 测试项目 | 限值 | 单位 | MDL | 001 | 结论 |
| 甲醛 | 0.5 | g/kg | 0.005 | ND | 符合标准 |
| 挥发性有机化合物(VOC) | 50 | g/L | 2 | 4 | 符合标准 |
氯代烃总和检测结果表
苯、甲苯、乙苯和二甲苯总和检测结果表
注：二甲苯包含邻-二甲苯、间&对-二甲苯。
本发明提供了一种环保金属除锈剂，其是通过利用酸剂、缓蚀剂和渗透剂混合组成的，该组合物是一种具有同时除油除锈的综合性环保去除剂。该金属除锈剂整体组分中不含有无机磷及其他任何有毒重金属，具有极强的除油除锈效果，对金属表面伤害性极低，可长期循环使用，无毒副性物质排放，对使用者无伤害，对环境无污染，也能够保证金属表面除油除锈后仍具有较强的涂层附着力，适用范围广，可供工厂大量生产。该金属除锈剂对于浮锈的除锈时间在2-3钟左右，对于重锈的去除时间在6-8分钟，去除率可达97％以上。
该环保金属除锈剂还具有能够有效去除金属氧化皮表面的压痕的效果。为了增强各原料之间的有效成分的析出及混合，进而增强除锈剂的除锈能力和最终的效果进行了加热处理。
该环保金属除锈剂的制备方法，制备流程简单，操作易懂，具有很强的安全性，整体流程设备全自动处理，节省人力投入，便于封装。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本领域的普通技术人员应当理解，在不背离本发明的范围下，可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，与此同时这些修改或者替换，并不会使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述金属除锈剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
酸剂100-120份，缓蚀剂10-20份和渗透剂10-30份。
2.根据权利要求1所述的一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述金属除锈剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
酸剂102-117份，缓蚀剂12-17份和渗透剂12-27份。
3.根据权利要求2所述的一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述金属除锈剂主要由以下质量份数的原料制备得到：
酸剂110份，缓蚀剂15份和渗透剂25份。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述酸剂包括柠檬酸和醋酸中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述缓蚀剂包括硫脲、巯基苯并噻唑、苯并三唑和十六烷胺中的任意一种。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述渗透剂包括二丙二醇和二乙二醇丁醚的组合物。
7.根据权利要求6所述的一种环保金属除锈剂，其特征在于，所述二丙二醇和二乙二醇丁醚的摩尔比为1-3:4-6。
8.一种如权利要求1-7任一所述的环保金属除锈剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法按照相应比例选取酸剂、缓蚀剂、渗透剂和溶剂混合，加热后混匀，获得成品。
9.根据权利要求8所述的一种环保金属除锈剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括水，
所述溶剂、酸剂、缓蚀剂和渗透剂的体积比为85-87:10-12:1-2:1-3。
10.根据权利要求8所述的一种环保金属除锈剂的制备方法，其特征在于，所述加热时温度为38-55摄氏度；
所述加热时长为8-20分钟。
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| CN115961288A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-04-14 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 环保除锈剂及其制备方法和应用 |
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