CN114479669A - 一种能在300-950℃高温下使用的水性环保防锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能在300‑950℃高温下使用的水性防锈剂及其制备方法，配方中包括以下重量份的物质：氢氧化钠1‑3份，钠盐10‑15份，醇酯0.5‑2份，合成高温树脂0.5‑3份，硫酸盐5‑10份，柠檬酸盐1‑5份，铁盐2‑5份，水60‑80份；通过不同的化学反应，将在水中几乎无溶解度的无机物与醇酯类有机物在一定温度下反应生成可以与水以任意溶解度溶解的醇酯盐，及把高温树脂与碱在一定温度下反应生成可以与常温自来水以任意比例混溶的有机—无机高温树脂，再与不同酸碱度且溶于水的盐类复配，制成该高温使用、常温后起络合—钝化防锈作用的水性防锈剂。本发明在300‑950℃下，或喷涂或淋涂或浸涂至热轧钢铁上，即可在露天环境中自然存放，在进一步加工或使用前的半年到一年左右不生锈。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材料防腐保护领域，具体涉及一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂及其制备方法，能够起到较好的防锈作用。
背景技术
目前，我国的钢铁产量达十亿吨左右，生产出来的钢材在存放过程中不可避免会生锈，据统计，每年造成的损失达数百亿元，也有资料讲，每年因生锈废掉的钢铁产品占到当年钢铁产量的 1/10，按照这种说法，全世界每年锈蚀掉的钢铁约1.8 亿吨，仅我国就达近 1 亿吨，总之，损失是巨大的，所以人们在不停地研究防止钢铁产品生锈的办法；一直以来，钢铁材料的防锈，一类是通过磷化技术使钢铁产品在室内短期周转时防止生锈，但这种防锈材料一般只能防护几天到两个月左右，且不能淋雨或在室内溅到水，遇水则马上生锈；另一类方法是常见的在钢铁材料表面喷或刷或浸涂防锈漆类或防锈油类产品，但是现有的此类产品的保护期也只是能达到两三个月，无法彻底消除在存放过程中造成的钢材损失。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，能够有效保障在使用或加工前、室内或室外存放期间的热轧或热铸钢铁产品，在风刮、日晒、雨淋的环境下不生锈，防锈有效期达到为半年到一年左右。
本发明的另一目的是提供一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，该防锈剂由以下重量份的原材料组成：氢氧化钠1-3 份、钠盐 10-15 份、醇酯 0.2-2 份、合成高温树脂 0.5-3 份、硫酸盐 5-10 份、柠檬酸盐 1-5 份、铁盐 2-5份及水 60-80 份；
优选的是，所述防锈剂由以下重量份的原材料组成：氢氧化钠2 份、钠盐 13 份、醇酯 1 份、合成高温树脂 2 份、硫酸盐 7 份、柠檬酸盐 2 份、铁盐 3 份及水 70 份。
本发明中提供的能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）按照上述防锈剂原材料组成的重量份要求，分别称取在常温自来水中几乎无溶解度的氢氧化钠、钠盐、硫酸盐、柠檬酸盐及铁盐一定份数；
2）步骤1）中得到的无机盐分别加入醇酯类物质，在50-80℃的不同温度下进行搅拌和分批加入，形成 25-35%左右的浓度，使其反应生成改性醇酯盐类，常温后分别形成各自稳定的水溶液；
3）按要求称取高温树脂一定份数，在 50-100℃条件下与碱类反应生成耐高温的、在常温水中为任意溶解度的水溶性树脂，之后与步骤2）中的得到的各种无机盐的水溶液按不同重量份进行复配，形成在不同温度下均可稳定存放、浓度在20-40%、能够实现高温喷涂的、复合型的、有机—无机混合的水性环保防锈剂。
所述水溶性环保防锈剂在喷涂、或淋涂、或浸涂在热轧或热铸出来的钢铁基材上，在基材降温的过程中，与基材表面结合，形成一层 1-10 微米厚的络合—钝化防锈层。
所述水溶性环保防锈剂在喷涂、或淋涂、或浸涂在 300-950℃的钢铁基材上后，即马上开始熔化，并在钢铁基材降至常温的过程中，与基材表面结合并反应形成络合—钝化防锈层，且该防锈层可耐自然环境下的雨淋日晒，保护钢材在半年左右到一年左右不锈蚀。
当配方中醇酯添加量为1-2份时，钝化层会形成黑色或亮黑色，当配方中醇酯添加量为1-2份时，钝化层会形成黑色或亮黑色，当配方中铁盐添加量为4-5份时，钝化层会形成偏蓝色，当配方中钠盐添加量为13-15份时，钝化层会形成铜黄色或棕黄色，根据客户的不同要求进行调整。
众所周知，不同的无机物在常温自来水中的溶解度差异很大，而不同酸碱度的无机物水溶液想复配在一起形成稳定的水溶液更是困难重重，再加上本发明所选择的几种适宜作为高温喷涂、常温络合—钝化起防锈作用的材料性质差异很大，这就为复配成稳定的且具有一定浓度（20-40%）的在冬季和夏季都稳定的水溶液增加了更多的难度。
本发明中不同的无机物和有机—无机合成物质在300-950℃高温下喷涂到钢铁基材上，所出现的熔化情况、对金属外观的影响、释放的气味及毒性、产生的烟雾、在金属表面的粘附情况、金属降至常温后与金属基材表面所形成的络合—钝化层的防锈效果是千差万别的，本发明把原材料性质与本发明的目的相结合，经过上千次的大量筛选实验，在 100多种材料中选择了 10 余种接近目标的原材料作为使用重点，在 300-950℃的钢铁材料上进行了大量的喷涂实验和中性盐雾实验及在自然环境下的暴晒、雨淋实验，并选择其中防锈效果最理想的材料进行复配而成。
本发明制成的防锈剂水溶液均匀稳定，无论在冬季还是夏季的自然环境下存放均不出现沉淀、结晶、淅出现象。
本发明制成的水性环保防锈剂，喷涂在钢材之后，形成高温—常温、络合—钝化的防锈层，具体为：醇酯盐类的醇酯类物质及高温树脂中的树脂在700℃以上高温下要被烧去相当一部分，但随着盐类在高温下的熔化及与钢铁基材表面的结合，残留的有机成份也有助于形成络合—钝化防锈层，巩固和加强了熔融无机盐类与钢铁基材表面形成的络合—钝化层的防锈效果。
本发明的有益效果是：原材料易得，制作工艺简单，无毒无味，可以使钢铁材料在热铸或热轧出来后，在 300-950℃或喷涂或淋涂或浸涂上去，即可在在风刮、日晒、雨淋的环境下自然存放，在进一步加工或使用前的半年到一年左右不生锈，为节约资源和节能防护做出重大贡献。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。
图1是本发明实施例1中喷涂过传统防锈剂的钢板生锈状况示意图。
图2是本发明实施例1中未喷涂过传统防锈剂的钢板生锈状况示意图。
图3是本发明实施例2中喷涂过水性环保防锈剂的钢板生锈状况示意图。
图4是本发明实施例2中未喷涂过水性环保防锈剂的钢板生锈状况示意图。
图5是本发明实施例3中喷涂过水性环保防锈剂的钢板生锈状况示意图。
图6是本发明实施例3中未喷涂过水性环保防锈剂的钢板生锈状况示意图。
具体实施方式
实施例1
附图1为本发明实施例1中喷涂过传统防锈剂的300-950℃温度下的钢板，该钢板2021年4月底喷了防锈材料并外放至2021年10月份以后，虽然生锈，但是局部的，而附图2为未喷防锈材料的钢板，淋一次雨就生锈的很严重！附图1中的钢板上部边缘生锈是该钢板在800℃加热时产生了氧化铁皮，遇到传统防锈剂喷涂上去后，氧化铁皮脱落露出的基材未喷上防锈剂所致。
实施例2
制作一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，该防锈剂由以下重量份的原材料组成：氢氧化钠2 份、钠盐 13 份、醇酯 2份、合成高温树脂 2 份、硫酸盐 7份、柠檬酸盐 2 份、铁盐 3 份及水 70 份。
上述实施例在使用时，通过以下步骤来实现：
1）按照上述防锈剂原材料组成的重量份要求，分别称取在常温自来水中几乎无溶解度的氢氧化钠、钠盐、硫酸盐、柠檬酸盐及铁盐一定份数；
2）步骤1）中得到的无机盐分别加入醇酯类物质，在50-80℃的不同温度下进行搅拌和分批加入，形成 25-35%左右的浓度，使其反应生成改性醇酯盐类，常温后分别形成各自稳定的水溶液；
3）按要求称取高温树脂一定份数，在 50-100℃条件下与碱类反应生成耐高温的、在常温水中为任意溶解度的水溶性树脂，之后与步骤2）中的得到的各种无机盐的水溶液按不同重量份进行复配，形成在不同温度下均可稳定存放、浓度在20-40%、能够实现高温喷涂的、复合型的、有机—无机混合的水性环保防锈剂。
通过上述步骤制得的水性环保防锈剂，在喷涂、或淋涂、或浸涂在 300-950℃的钢铁基材上后，即马上开始熔化，并在钢铁基材降至常温的过程中，与基材表面结合并反应形成1-10 微米厚的络合—钝化防锈层，且该防锈层可耐自然环境下的雨淋日晒，保护钢材在半年左右到一年左右不锈蚀。
根据客户的要求，将配方中醇酯添加2份醇酯时，钝化层会形成黑色或亮黑色。
附图3为本发明实施例2中喷涂过水性环保防锈剂的300-950℃温度下的钢板，该钢板同样是在2021年4月底喷涂了水性环保防锈剂并外放至2021年10月份以后，由于防锈剂与与基材表面结合并反应形成1-10 微米厚的络合—钝化防锈层，因此未出现明显的生锈状况，附图4为没有喷涂水性环保防锈剂的钢板，淋雨后出现明显的生锈状况。
实施例3
制作一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，该防锈剂由以下重量份的原材料组成：氢氧化钠3 份、钠盐15份、醇酯2份、合成高温树脂3份、硫酸盐9份、柠檬酸盐4 份、铁盐5 份及水 75份。
上述实施例在使用时，通过以下步骤来实现：
1）按照上述防锈剂原材料组成的重量份要求，分别称取在常温自来水中几乎无溶解度的氢氧化钠、钠盐、硫酸盐、柠檬酸盐及铁盐一定份数；
2）步骤1）中得到的无机盐分别加入醇酯类物质，在50-80℃的不同温度下进行搅拌和分批加入，形成 25-35%左右的浓度，使其反应生成改性醇酯盐类，常温后分别形成各自稳定的水溶液；
3）按要求称取高温树脂一定份数，在 50-100℃条件下与碱类反应生成耐高温的、在常温水中为任意溶解度的水溶性树脂，之后与步骤2）中的得到的各种无机盐的水溶液按不同重量份进行复配，形成在不同温度下均可稳定存放、浓度在20-40%、能够实现高温喷涂的、复合型的、有机—无机混合的水性环保防锈剂。
通过上述步骤制得的水性环保防锈剂，在喷涂、或淋涂、或浸涂在 300-950℃的钢铁基材上后，即马上开始熔化，并在钢铁基材降至常温的过程中，与基材表面结合并反应形成1-10 微米厚的络合—钝化防锈层，且该防锈层可耐自然环境下的雨淋日晒，保护钢材在半年左右到一年左右不锈蚀。
根据客户的要求，将配方中添加5份铁盐时，钝化层会形成偏蓝色。
附图5为本发明实施例2中喷涂过水性环保防锈剂的300-950℃温度下的钢板，该钢板同样是在2021年4月底喷涂了水性环保防锈剂并外放至2021年10月份以后，由于防锈剂与与基材表面结合并反应形成1-10 微米厚的络合—钝化防锈层，因此未出现明显的生锈状况，附图6为没有喷涂水性环保防锈剂的钢板，淋雨后出现明显的生锈状况。
从本发明的实施例可以得出，热铸或热轧制出来的钢铁产品，如板材、线材、管材、型钢，当温度在 300-950℃的红热状态时，把本发明的防锈材料喷涂或淋涂或浸涂到上述钢铁产品上，该防锈材料即可在高温下与钢铁表面反应，生成一层厚度约 1-10 微米的钝化防锈层，当把钢材堆放于室外环境下时，在淋雨、日晒情况下，均可保证半年左右到一年左右不生锈。
以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，其特征在于：该防锈剂由以下重量份的原材料组成：氢氧化钠1-3 份、钠盐 10-15 份、醇酯 0.5-2 份、合成高温树脂0.5-3 份、硫酸盐 5-10 份、柠檬酸盐 1-5 份、铁盐 2-5 份及水 60-80 份。
2.根据权利要求1所述的能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，其特征在于：所述防锈剂由以下重量份的原材料组成：氢氧化钠2 份、钠盐 13 份、醇酯1 份、合成高温树脂 2 份、硫酸盐 7 份、柠檬酸盐 2 份、铁盐 3 份及水 70 份。
3.根据权利要求1所述的能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）按照上述防锈剂原材料组成的重量份要求，分别称取在常温自来水中几乎无溶解度的氢氧化钠、钠盐、硫酸盐、柠檬酸盐及铁盐一定份数；
2）步骤1）中得到的无机盐分别加入醇酯类物质，在50-80℃的不同温度下进行搅拌和分批加入，形成 25-35%左右的浓度，使其反应生成改性醇酯盐类，常温后分别形成各自稳定的水溶液；
3）按要求称取高温树脂一定份数，在 50-100℃条件下与碱类反应生成耐高温的、在常温水中为任意溶解度的水溶性树脂，之后与步骤2）中的得到的各种无机盐的水溶液按不同重量份进行复配，形成在不同温度下均可稳定存放、浓度在20-40%、能够实现高温喷涂的、复合型的、有机—无机混合的水性环保防锈剂。
4.根据权利要求1所述的能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，其特征在于：所述水溶性环保防锈剂在喷涂、或淋涂、或浸涂在热轧或热铸出来的钢铁基材上，在基材降温的过程中，与基材表面结合，形成一层 1-10 微米厚的络合—钝化防锈层。
5.根据权利要求1所述的能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，其特征在于：所述水溶性环保防锈剂在喷涂、或淋涂、或浸涂在 300-950℃的钢铁基材上后，即马上开始熔化，并在钢铁基材降至常温的过程中，与基材表面结合并反应形成络合—钝化防锈层，且该防锈层可耐自然环境下的雨淋日晒，保护钢材在半年左右到一年左右不锈蚀。
6.根据权利要求4或5所述的能在300℃-950℃高温下使用的水性环保防锈剂，其特征在于：当配方中醇酯添加量为1-2份时，钝化层会形成黑色或亮黑色，当配方中醇酯添加量为1-2份时，钝化层会形成黑色或亮黑色，当配方中铁盐添加量为4-5份时，钝化层会形成偏蓝色，当配方中钠盐添加量为13-15份时，钝化层会形成铜黄色或棕黄色，根据客户的不同要求进行调整。
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