CN114703483B

CN114703483B - 一种除锈防锈二合一处理液及其制备方法

Info

Publication number: CN114703483B
Application number: CN202210379039.3A
Authority: CN
Inventors: 吴小松; 苏会; 路洋; 李妮; 雷子锌; 周振芳
Original assignee: Wuhan Caibao Surface Materials Co ltd
Current assignee: Wuhan Caibao Surface Materials Co ltd
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2042-04-12
Also published as: CN114703483A

Abstract

本发明公开了一种除锈防锈二合一处理液，其由以下质量份数的组分组成：二合一主剂9‑11份、除锈促进剂1‑2份、防锈添加剂1‑2份、杀菌剂0.01‑0.03份、渗透剂0.02‑0.1份、pH调整剂0.1‑0.2份、水84‑89份，一个槽中同时完成除锈防锈，除锈和防锈无缝衔接，处理后钢铁表面产生一层薄而致密的防锈保护层、表面均匀，在后续的工序间和转运过程中不会再次生锈，并且与后续的工序配套性能优异，解决了钢铁酸洗后的二次水锈问题。

Description

一种除锈防锈二合一处理液及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁表面处理领域。更具体地说，本发明涉及一种钢铁表面除锈防锈二合一处理液及其制备方法。

背景技术

钢铁在加工和储运过程中很容易生锈，为了提高钢铁工件涂装后的耐腐蚀性和装饰性，在涂装过程中需要彻底除锈，酸洗具有工艺效率高、除锈完全彻底等优点，是常用的除锈方法。典型工艺流程如下：

脱脂→水洗→酸洗(硫酸、盐酸、磷酸)→水洗→水洗(或中和防锈)→水洗→表调→磷化→水洗→下道工序。

钢铁经过酸洗工序后，通常需要经过水洗、中和防锈、表调工序才能进入磷化工序，但经过酸洗工序以后，钢铁表面非常活泼，同时由于生产车间温度高、湿度大，加上酸雾的影响，工件酸洗后在水洗过程中甚至出酸洗槽后还没有进入水洗槽就产生二次水锈，产生的二次水锈严重影响磷化质量，进而严重影响产品涂装后的外观装饰性和使用寿命。

钢铁酸洗后的二次水锈问题一直是现代工业面临的挑战。目前的解决方法，一是在酸洗槽液中添加缓蚀剂，二是在酸洗后的水洗槽液中添加碱性的中和防锈剂，或二者兼用，并且为此开发了很多品种的缓蚀剂和中和防锈剂，但在实际使用过程中，由于工件表面状态、工件结构形式、车间环境以及设备运行状况等因素的影响，这些方法往往只能部分减轻二次水锈。同时，工件从酸洗槽出来时表面是强酸性的，而添加中和防锈剂后的水洗槽液一般是碱性的，工件表面pH的剧烈变化会造成工件表面发花等缺陷，使磷化膜不均匀，严重影响其质量。

也就是说目前对于钢铁酸洗后的二次水锈问题，没有很好的解决办法。

而且钢铁通常都需要进行除锈处理(包括酸洗后的二次水锈)和防锈处理两个步骤，但是目前两个步骤都是分开的，操作繁琐。

发明内容

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，一方面，本发明的一优选实施方案提供了一种除锈防锈二合一处理液，其由以下质量份数的组分组成：

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，其pH值5.5-7.5，总酸度1.5点-7.5点，气体点6点-18点。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述二合一主剂由质量比为3:1-4:1有机多元膦酸和有机胺反应，再调整pH值得到，所述二合一主剂的总酸度为20点-50点、pH值为5.0-6.5。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述有机多元膦酸为氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸中的任意一种或几种。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或几种。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述除锈促进剂由质量比为(1-2)：1的有机酸与聚羧酸盐复配得到。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述防锈添加剂由质量比为(9-10):1:1的亚硝酸钠、硼酸钠与苯甲酸钠复配得到。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类杀菌剂。

根据本发明的一优选实施方案，所述的除锈防锈二合一处理液，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，HLB值11.5-12.5。

一方面，本发明的另一优选实施方案提供一种除锈防锈二合一处理液的制备方法，包括以下步骤：按上述质量份数取二合一主剂、除锈促进剂、防锈添加剂、杀菌剂、渗透剂、pH调整剂以及水，并搅拌混合，即可得到所述除锈防锈二合一处理液。

本发明至少包括以下有益效果：本发明的钢铁中性除锈防锈二合一处理剂，在室温(或适当加温)及工作液pH值5.5～7.5的中性条件下，一个槽中同时完成除锈防锈，不仅能用于钢铁酸洗后的水洗工序中除尽钢铁酸洗后的二次水锈，或替代传统酸洗直接用于锈蚀程度轻的钢铁工件除锈，而且处理后钢铁表面产生一层薄而致密的防锈保护层，在后续的工序间和转运过程中，不会再次生锈，具有很好的防锈效果。钢铁经其处理后表面均匀，与后续的工序配套性能优异。

本发明中的有机多元膦酸，具有多个配位基团，pH值5-8时对Fe²⁺的鳌合常数大，在中性条件下能与Fe²⁺形成极为稳定的环状结构化合物，中性时溶解钢铁表面锈蚀物的能力极强，从而实现中性除锈；

本发明中的有机胺与有机多元膦酸的反应物富含极性基团，吸附在完成除锈后的钢铁表面形成防锈保护层，防止在后续的工序间和转运过程中再次生锈，同时所选有机胺还能很好地平衡二合一槽液的pH，增强槽液稳定性。

本发明中的有机酸为多羟基酸，既含羧基又含较多羟基，在水中离解常数大，添加的聚羧酸盐含有的大量羧基氧原子具有形成配位键的能力，与二合一主剂协同作用，溶解铁锈并与溶解进入溶液的Fe²⁺快速络合，迅速降低了界面处的Fe²⁺浓度，极大地促进了钢铁表面锈蚀物的溶解和剥落，利于快速、彻底除锈；

同时添加的聚羧酸盐分子量较大、所含极性基团多，可被钢铁表面的电荷吸附形成防锈保护层的骨架，增强防锈性能。所选防锈添加剂为亚硝酸钠、苯甲酸钠与硼酸钠的复配物，其中既有阳极性缓蚀剂又有阴极性缓蚀剂，能分别在钢铁表面阳极和阴极区域形成防锈膜，相对来说，由于它们的分子量更小，能充分填充防锈保护层的空隙，使处理后钢铁表面产生了一层薄且致密的防锈保护层，进一步增强防锈性能。

本发明中的异噻唑啉酮类杀菌剂高效、广谱、低毒，有效解决了中性除锈防锈二合一处理剂因含较多有机物同时又是中性条件下工作所带来的易长菌和发臭的问题。添加的脂肪醇聚氧乙烯醚，渗透性强，表面张力低，界面润湿性好，助力钢铁表面锈蚀物的剥落和形成均匀的防锈保护层。

本发明通过鳌合作用并辅以除锈促进剂、防锈添加剂等的协同作用，在室温(或适当加温)和中性条件下快速完成钢铁表面除锈，中性条件避免了因工件表面pH的剧烈变化所造成的工件表面发花等缺陷，一个槽中同时完成除锈防锈，除锈和防锈无缝衔接，处理后钢铁表面产生一层表面均匀、薄且致密的防锈保护层，在后续的工序间和转运过程中不会再次生锈，并且与后续的工序配套性能优异，解决了钢铁酸洗后的二次水锈问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

实施例1：

二合一处理液组成：

工作液参数：pH值6，总酸度3.3点，气体点数15点。

二合一处理液的配制方法，包括如下步骤：

步骤1、二合一主剂的制备

在烧杯中加入约85份去离子水，将4.8份的羟基乙叉二膦酸、0.6份的氨基三甲叉膦酸、0.6份的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、0.8份的一乙醇胺与0.8份的三乙醇胺加入到烧杯中，室温下搅拌15min；加入约1.7份氢氧化钠，室温下搅拌15min；测量并调整好总酸度30点-40点、pH值5～5.5，加入余下去离子水至总质量100份，室温下搅拌5min，得到二合一主剂；

步骤2、除锈促进剂的制备

在烧杯中加入90份去离子水，将5份的柠檬酸与5份的A25-CL(聚丙烯酸钠)加入到烧杯中，室温下搅拌15min，得到除锈促进剂；

步骤3、防锈添加剂的制备

在烧杯中加入89份去离子水，将9份的亚硝酸钠、1份的硼砂与1份的苯甲酸钠加入到烧杯中，室温下搅拌30min，得到防锈添加剂；

步骤4、二合一处理液的制备

在烧杯中按比例加入市政自来水86.84份，按比例将步骤1中得到的二合一主剂10份、步骤2中得到的除锈促进剂1份、步骤3中得到的防锈添加剂2份、杀菌剂0.01份、渗透剂0.05份、pH调整剂0.1份加入到烧杯中，搅拌均匀，得到钢铁中性除锈防锈二合一处理液。可以用于钢铁酸洗后的水洗工序中，去除钢铁酸洗后的二次水锈并防锈；或替代传统酸洗直接用于锈蚀程度轻的钢铁工件除锈，实现钢铁中性除锈防锈二合一处理。

二合一处理液典型应用工艺流程如下：

工艺流程1(除酸洗后的二次水锈并防锈)：脱脂→水洗→酸洗(硫酸、盐酸、磷酸)→水洗→中性除锈防锈二合一处理(室温，浸泡1分钟-5分钟或喷淋1分钟-3分钟)→水洗→表调→磷化→水洗→下道工序。

工艺流程2(替代传统酸洗除锈，直接对钢铁进行除锈处理并防锈)：脱脂→水洗→中性除锈防锈二合一处理(室温或适当加温，浸泡1分钟-5分钟或喷淋1分钟-3分钟)→水洗→表调→磷化→水洗→下道工序。

工艺流程1中，钢铁不经过中性除锈防锈二合一处理的，酸洗和磷化的工序间时间超过2分钟后，表面会产生大量点状和线状浮锈，严重影响磷化质量；无论工艺流程1还是工艺流程2中，钢铁经过中性除锈防锈二合一处理，表面露金属光泽、非常均匀，在室内存放24小时均没有再次生锈，且后续的磷化无论是中温磷化还是低温磷化甚至常温磷化，磷化膜均非常均匀、完整。

对比例1

对比例1和实施例1的原料的总量都保持在100份，但是实施例1中包含有二合一主剂，对比例1中不包含二合一主剂。

二合一处理液(总量100份)组成：

工作液参数：pH值6，总酸度1.1点，气体点数15点。

二合一处理液的配制方法，包括如下步骤：

步骤1、除锈促进剂的制备

步骤2、防锈添加剂的制备

步骤3、二合一处理液的制备

在烧杯中按比例加入市政自来水96.84份，按比例将步骤1中得到的除锈促进剂1份、步骤2中得到的防锈添加剂2份、杀菌剂0.01份、渗透剂0.05份、pH调整剂0.1份加入到烧杯中，搅拌均匀，得到钢铁中性除锈防锈二合一处理液。

二合一处理液典型应用工艺流程如下：

工艺流程1中，钢铁酸洗后的工序产生大量二次水锈，经过二合一处理剂处理2-5min，无法完全除去二次水锈，处理5min后，钢铁表面仍有超过80％的水锈未除掉。且二次水锈在后续工序间继续加重，严重影响后续磷化质量。

工艺流程2中，钢铁脱脂后，经过二合一处理剂处理2-5min，钢铁表面的锈蚀仍存在80％以上，并且30秒后开始生锈，1min之后锈蚀颜色开始变深，5min之后浮锈面积扩展到30％，严重影响后续磷化质量。

通过实施例1和对比例1的对比，可以看出实施例1的二合一处理液中由于采用了二合一主剂，具备很好的防锈和除锈效果。这是由于本发明中二合一主剂的鳌合作用并辅以除锈促进剂、防锈添加剂，三者协同作用，从而可以在室温(或适当加温)和中性条件下快速完成钢铁表面除锈。

实施例2：

二合一处理液组成：

工作液参数：pH值5.8，总酸度2.9点，气体点数8点。

二合一处理液的配制方法，包括如下步骤：

步骤1、二合一主剂的制备

在烧杯中加入约85份去离子水，将4.8份的羟基乙叉二膦酸、0.6份的氨基三甲叉膦酸、0.6份的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、1份的一乙醇胺与1份的三乙醇胺加入到烧杯中，室温下搅拌15min；加入约1.7份氢氧化钠，室温下搅拌15min；测量并调整好总酸度25点-35点、pH值5.8-6.4，加入余下去离子水至总质量100份，室温下搅拌5min，得到二合一主剂；

步骤2、除锈促进剂的制备

在烧杯中加入90份去离子水，将6.5份的柠檬酸与3.5份的A25-CL(聚丙烯酸钠)加入到烧杯中，室温下搅拌15min，得到除锈促进剂；

步骤3、防锈添加剂的制备

在烧杯中加入88.5份去离子水，将9.5份的亚硝酸钠、1份的硼砂与1份的苯甲酸钠加入到烧杯中，室温下搅拌30min，得到防锈添加剂；

步骤4、二合一处理液的制备

在烧杯中按比例加入市政自来水86.77份，按比例将步骤1中得到的二合一主剂10份、步骤2中得到的除锈促进剂2份、步骤3中得到的防锈添加剂1份、杀菌剂0.03份、渗透剂0.1份、pH调整剂0.1份加入到烧杯中，搅拌均匀，得到钢铁中性除锈防锈二合一处理液。可以用于钢铁酸洗后的水洗工序中，去除钢铁酸洗后的二次水锈并防锈；或替代传统酸洗直接用于锈蚀程度轻的钢铁工件除锈，实现钢铁中性除锈防锈二合一处理。

二合一处理剂典型应用工艺流程如下：

工艺流程1中，钢铁不经过中性除锈防锈二合一处理的，酸洗和磷化的工序间时间超过2分钟后，表面会产生大量点状和线状浮锈，严重影响磷化质量；无论是工艺流程1还是工艺流程2中，钢铁经过中性除锈防锈二合一处理，表面呈现金属光泽、非常均匀，在室内存放24小时均没有再次生锈，且后续的磷化无论是中温磷化还是低温磷化甚至常温磷化，磷化膜均非常均匀、完整。

实施例3：

二合一处理液组成：

工作液参数：pH值6.2，总酸度3.3点，气体点数17点。

二合一处理液的配制方法，包括如下步骤：

步骤1、二合一主剂的制备

在烧杯中加入约85份去离子水，将3.6份的羟基乙叉二膦酸、2.4份的氨基三甲叉膦酸、1份的一乙醇胺与0.8份的三乙醇胺加入到烧杯中，室温下搅拌15min；加入约1.7份氢氧化钠，室温下搅拌15min；测量并调整好总酸度28点-38点、pH值5.7-6.3，加入余下去离子水至总质量100份，室温下搅拌5min，得到二合一主剂；

步骤2、除锈促进剂的制备

在烧杯中加入90份去离子水，将6份的柠檬酸与4份的A25-CL(聚丙烯酸钠)加入到烧杯中，室温下搅拌15min，得到除锈促进剂；

步骤3、防锈添加剂的制备

在烧杯中加入88份去离子水，将10份的亚硝酸钠、1份的硼砂与1份的苯甲酸钠加入到烧杯中，室温下搅拌30min，得到防锈添加剂；

步骤4、二合一处理液的制备

在烧杯中按比例加入市政自来水85.83份，按比例将步骤1中得到的二合一主剂10份、步骤2中得到的除锈促进剂2份、步骤3中得到的防锈添加剂2份、杀菌剂0.02份、渗透剂0.05份、pH调整剂0.1份加入到烧杯中，搅拌均匀，得到钢铁中性除锈防锈二合一处理液。可以用于钢铁酸洗后的水洗工序中，去除钢铁酸洗后的二次水锈并防锈；或替代传统酸洗直接用于锈蚀程度轻的钢铁工件除锈，实现钢铁中性除锈防锈二合一处理。

二合一处理剂典型应用工艺流程如下：

工艺流程2(直接对钢铁进行除锈处理，替代传统酸洗除锈并防锈)：脱脂→水洗→中性除锈防锈二合一处理(室温或适当加温，浸泡1分钟-5分钟或喷淋1分钟-3分钟)→水洗→表调→磷化→水洗→下道工序。

实施例4：

二合一处理液组成：

工作液参数：pH值6.5，总酸度3.1点，气体点数17点。

二合一处理液的配制方法，包括如下步骤：

步骤1、二合一主剂的制备

在烧杯中加入约85份去离子水，将1.8份的羟基乙叉二膦酸、1.8份的氨基三甲叉膦酸、2.4份的2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸、1份的一乙醇胺与1份的三乙醇胺加入到烧杯中，室温下搅拌15min；加入约1.7份氢氧化钠，室温下搅拌15min；测量并调整好总酸度28点-38点、pH值5.8～6.4，加入余下去离子水至总质量100份，室温下搅拌5min，得到二合一主剂；

步骤2、除锈促进剂的制备

步骤3、防锈添加剂的制备

步骤4、二合一处理液的制备

在烧杯中按比例加入市政自来水85.74份，按比例将步骤1中得到的二合一主剂10份、步骤2中得到的除锈促进剂2份、步骤3中得到的防锈添加剂2份、杀菌剂0.01份、渗透剂0.05份、pH调整剂0.2份加入到烧杯中，搅拌均匀，得到钢铁中性除锈防锈二合一处理液。可以用于钢铁酸洗后的水洗工序中，去除钢铁酸洗后的二次水锈并防锈；或替代传统酸洗直接用于锈蚀程度轻的钢铁工件除锈，实现钢铁中性除锈防锈二合一处理。

二合一处理剂典型应用工艺流程如下：

工艺流程1(除二次水锈并防锈)：脱脂→水洗→酸洗(硫酸、盐酸、磷酸)→水洗→中性除锈防锈二合一处理(室温，浸泡1分钟-5分钟或喷淋1分钟-3分钟)→水洗→表调→磷化→水洗→下道工序。

工艺流程2(替代传统酸洗除锈并防锈)：脱脂→水洗→中性除锈防锈二合一处理(室温或适当加温，浸泡1分钟-5分钟或喷淋1分钟-3分钟)→水洗→表调→磷化→水洗→下道工序。

工艺流程1中，钢铁不经过中性除锈防锈二合一处理的，酸洗和磷化的工序间时间超过2分钟后，表面会产生大量点状和线状浮锈，严重影响磷化质量；无论是工艺流程1还是工艺流程2，钢铁经过中性除锈防锈二合一处理的，表面呈现金属光泽、非常均匀，在室内存放24小时均没有再次生锈，且后续的磷化无论是中温磷化还是低温磷化甚至常温磷化，磷化膜均非常均匀、完整。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims

1.一种除锈防锈二合一处理液，其特征在于，其由以下质量份数的组分组成：

所述二合一主剂由质量比为3:1-4:1有机多元膦酸和有机胺反应，再调整pH值得到，所述二合一主剂的总酸度为20点-50点、pH值为5.0-6.5；

所述有机多元膦酸为氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸中的任意一种或几种；

所述有机胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种或几种；

所述除锈促进剂由质量比为(1-2)：1的有机酸与聚羧酸盐复配得到；

所述防锈添加剂由质量比为(9-10)：1：1的亚硝酸钠、硼酸钠与苯甲酸钠复配得到；

所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，HLB值11.5-12.5。

2.根据权利要求1所述的除锈防锈二合一处理液，其特征在于，其pH值5.5-7.5，总酸度1.5点-7.5点，气体点6点-18点。

3.根据权利要求1所述的除锈防锈二合一处理液，其特征在于，所述杀菌剂为异噻唑啉酮类杀菌剂。

4.如权利要求1-3任一所述的除锈防锈二合一处理液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按上述质量份数取二合一主剂、除锈促进剂、防锈添加剂、杀菌剂、渗透剂、pH调整剂以及水，并搅拌混合，即可得到所述除锈防锈二合一处理液。