CN114774932A - 一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸10‑15％、植酸3‑5％、双氧水5‑10％、烷基糖苷0.5‑1％、乳化剂TX‑101‑2％、纳米Ce‑没食子酸‑S iO2复合材料0.2‑0.5％、硅烷偶联剂1‑2％、缓蚀剂0.05‑0.2％、余量为水。本发明的酸洗钝化液不含硝酸等重环境污染物质，环保、安全性好，而且具有优良的耐腐蚀防护效果，能够满足更高标准的腐蚀防护要求。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液。
背景技术
不锈钢具有高强度、高韧性、以及良好的抗冲击性能，在航天航空工业中得到广泛的应用，尤其是可以应用于发动机排气管道。对于航空航天管道用不锈钢材料，除了需要满足较高的力学性能，而且还需要具有耐蚀性。由于不锈钢管道在加工和使用过程中,因高温氧化、介质腐蚀等原因，其表面会产生斑痕或腐蚀痕迹，影响了管道的外观效果，而且这些缺陷更容易引发工件的腐蚀，因此需要对其进行表面清洗、抗腐蚀处理。
不锈钢的酸洗钝化工艺是指采用酸性腐蚀剂、氧化剂、缓蚀剂等组分的酸洗钝化液对不锈钢进行处理，其通过直接与不锈钢表面发生反应，不仅可以清除不锈钢材料、工件及设备表面的各类油污、锈、氧化皮、焊斑等污垢，而且能在不锈钢表面形成钝化保护膜，使处理后不锈钢的表面可以与空气隔绝，从而提高不锈钢的抗腐蚀性能。由于航空航天属于高精密的行业，其对于不锈钢管道质量控制和腐蚀防护的要求更高，一般的酸洗钝化液无法满足其使用要求。因此，需要开发具有高耐腐蚀防护效果的酸洗钝化液。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸10-15％、植酸3-5％、双氧水5-10％、烷基糖苷0.5-1％、乳化剂TX-10 1-2％、纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料0.2-0.5％、硅烷偶联剂1-2％、缓蚀剂0.05-0.2％、余量为水。
优选地，所述纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料的制备方法如下：
(1)将1-2mL正硅酸乙酯、10-25mL乙醇和1-4mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中滴加1-2mL浓度为0.05-0.1mol/L的硝酸铈的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液B；
(3)向所述混合液B中滴加1-2mL浓度为0.02-0.05mol/L的没食子酸的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液C；
(4)向所述混合液C中加入0.3-1mL氨水，在常温下搅拌反应，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
优选地，所述氨水的质量分数为20-30％。
优选地，步骤(4)中，搅拌反应的时间为2-4h。
优选地，所述烷基糖苷为烷基糖苷APG 0810。
优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂 KH-560或其组合；所述缓蚀剂为羟基乙叉二膦酸。
一种航空航天不锈钢管道的酸洗钝化方法，包括：先将不锈钢管道在所述的酸洗钝化液中浸泡处理，然后用水清洗、烘干，即可。
优选地，所述浸泡处理的温度为40-50℃，时间为20-40min。
本发明的优点是：
本发明利用没食子酸与Ce离子可以形成Ce-没食子酸配合物，在溶胶-凝胶合成纳米SiO2的形成过程中加入没食子酸与Ce离子，形成了Ce-没食子酸配合物掺杂的纳米SiO2复合材料，并将其作为酸洗钝化液的功能性添加剂，同时通过硅烷偶联剂的桥接作用，可以将该复合材料更牢固地结合在钝化层中，可以更好地发挥Ce和没食子酸的防腐、缓蚀作用，形成更为致密、耐腐蚀性能更好的钝化层，极大地提高钝化膜的稳定性和防腐蚀性能；同时，本发明还采用高渗透性的烷基糖苷APG 0810与乳化剂TX-10进行复配形成复配表面活性剂体系，能够起到更彻底地清除不锈钢表面杂质以及附着在不锈钢表面的酸、碱、盐类腐蚀因子，从而减少钝化膜中的缺陷，进一步提高钝化膜的防护效果。综上所述，本发明的酸洗钝化液具有优良的耐腐蚀防护效果，其耐腐蚀防护效果明显优于常规的含硝酸、含氟酸洗钝化液，且本发明的酸洗钝化液不含硝酸等重环境污染物质，环保、安全性好，能够满足更高标准的腐蚀防护要求。
具体实施方式
实施例1
一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸10％、植酸5％、双氧水10％、烷基糖苷APG 0810 0.5％、乳化剂TX-10 2％、纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料0.2％、硅烷偶联剂KH-570 1％、羟基乙叉二膦酸0.05％、余量为水。
其中，纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料的制备方法如下：
(1)将1mL正硅酸乙酯、10mL乙醇和1mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中滴加1mL浓度为0.05mol/L的硝酸铈的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液B；
(3)向所述混合液B中滴加1mL浓度为0.025mol/L的没食子酸的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液C；
(4)向所述混合液C中加入0.3mL质量分数为20％的氨水，在常温下搅拌反应2h，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
酸洗钝化方法为：
先将不锈钢管道在上述酸洗钝化液中于40℃下浸泡处理40min，然后用水清洗、烘干，即可。
实施例2
一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸15％、植酸3％、双氧水5％、烷基糖苷APG 0810 1％、乳化剂TX-10 1％、纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料0.5％、硅烷偶联剂KH-570 2％、羟基乙叉二膦酸0.2％、余量为水。
其中，纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料的制备方法如下：
(1)将2mL正硅酸乙酯、25mL乙醇和4mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中滴加2mL浓度为0.1mol/L的硝酸铈的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液B；
(3)向所述混合液B中滴加2mL浓度为0.05mol/L的没食子酸的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液C；
(4)向所述混合液C中加入1mL质量分数为30％的氨水，在常温下搅拌反应2-4h，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
酸洗钝化方法为：
先将不锈钢管道在上述酸洗钝化液中于50℃下浸泡处理20min，然后用水清洗、烘干，即可。
实施例3
一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸12％、植酸4％、双氧水8％、烷基糖苷APG 0810 0.8％、乳化剂TX-10 1.5％、纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料0.3％、硅烷偶联剂KH-570 1.5％、羟基乙叉二膦酸0.1％、余量为水。
其中，纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料的制备方法如下：
(1)将1mL正硅酸乙酯、20mL乙醇和2mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中滴加1mL浓度为0.08mol/L的硝酸铈的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液B；
(3)向所述混合液B中滴加1mL浓度为0.04mol/L的没食子酸的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液C；
(4)向所述混合液C中加入0.5mL质量分数为25％的氨水，在常温下搅拌反应3h，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
酸洗钝化方法为：
先将不锈钢管道在上述酸洗钝化液中于45℃下浸泡处理30min，然后用水清洗、烘干，即可。
对比例1
对比例1为常规的不锈钢酸洗钝化液配方，具体如下：
硝酸35％、氢氟酸3％、磷酸5％、乳化剂TX-10 5％、氟化钠1％、磷酸二氢锰2％、余量为水。
酸洗钝化方法为：
先将不锈钢管道在上述酸洗钝化液中于45℃下浸泡处理30min，然后用水清洗、烘干，即可。
对比例2
对比例2与实施例3的区别仅为：
以纳米SiO2代替纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料，具体如下：
一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸12％、植酸4％、双氧水8％、烷基糖苷APG 0810 0.8％、乳化剂TX-10 1.5％、纳米SiO20.3％、硅烷偶联剂KH-570 1.5％、羟基乙叉二膦酸0.1％、余量为水。
其中，纳米SiO2的制备方法如下：
(1)将1mL正硅酸乙酯、20mL乙醇和2mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中加入0.5mL质量分数为25％的氨水，在常温下搅拌反应3h，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
酸洗钝化方法为：
先将不锈钢管道在上述酸洗钝化液中于45℃下浸泡处理30min，然后用水清洗、烘干，即可。
对比例3
对比例3与实施例3的区别仅为：
以乳化剂TX-10代替烷基糖苷APG 0810。
具体如下：
一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸12％、植酸4％、双氧水8％、乳化剂TX-10 2.3％、纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料0.3％、硅烷偶联剂KH-570 1.5％、羟基乙叉二膦酸0.1％、余量为水。
其中，纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料的制备方法如下：
(1)将1mL正硅酸乙酯、20mL乙醇和2mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中滴加1mL浓度为0.08mol/L的硝酸铈的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液B；
(3)向所述混合液B中滴加1mL浓度为0.04mol/L的没食子酸的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液C；
(4)向所述混合液C中加入0.5mL质量分数为25％的氨水，在常温下搅拌反应3h，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
酸洗钝化方法为：
先将不锈钢管道在上述酸洗钝化液中于45℃下浸泡处理30min，然后用水清洗、烘干，即可。
试验例
分别采用实施例3和对比例1-3的酸洗钝化液以及酸洗钝化方法对不锈钢材料进行酸洗钝化处理，然后按照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蓝点法对钝化膜的性能进行测试，记录出现8个蓝点时的时间，测试结果如表1所示：
表1
由表1可见，本发明的酸洗钝化液能在不锈钢材料表面形成防腐性能更为优异的钝化层，从而大幅度提升不锈钢材料的腐蚀防护性能。
由实施例3与对比例1比较可见，与常规的硝酸-氢氟酸-磷酸酸洗钝化液配方相比，本发明的酸洗钝化液具有更为优异的钝化防腐蚀效果，而且本发明的酸洗钝化液不含硝酸、氟、磷等污染物，更为环保、安全性高。
由实施例3与对比例1-2比较可见，本发明采用Ce-没食子酸对纳米SiO2进行掺杂，然后作为酸洗钝化液的功能性添加剂，与常规的 SiO2添加剂对比，可以形成更为致密、耐腐蚀性能更好的钝化层，能够极大地提高钝化膜的稳定性和防腐蚀性能；并且，本发明采用高渗透性的烷基糖苷APG 0810与乳化剂TX-10进行复配形成复配表面活性剂体系，与单一的乳化剂TX-10相比，显著地提高了钝化膜的耐腐蚀性能，这是由于两者复配能够起到更彻底地清除不锈钢表面杂质以及附着在不锈钢表面的酸、碱、盐类腐蚀因子，从而减少钝化膜中的缺陷，提高钝化膜的防护效果。
Claims (8)
1.一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，其特征在于，按重量百分比计，包括下述组分：柠檬酸10-15％、植酸3-5％、双氧水5-10％、烷基糖苷0.5-1％、乳化剂TX-101-2％、纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料0.2-0.5％、硅烷偶联剂1-2％、缓蚀剂0.05-0.2％、余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，其特征在于，所述纳米Ce-没食子酸-SiO2复合材料的制备方法如下：
(1)将1-2mL正硅酸乙酯、10-25mL乙醇和1-4mL水混合均匀，得到混合液A；
(2)向所述混合液A中滴加1-2mL浓度为0.05-0.1mol/L的硝酸铈的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液B；
(3)向所述混合液B中滴加1-2mL浓度为0.02-0.05mol/L的没食子酸的乙醇溶液，搅拌均匀，得到混合液C；
(4)向所述混合液C中加入0.3-1mL氨水，在常温下搅拌反应，然后离心，将得到的沉淀洗涤、干燥，即得。
3.根据权利要求2所述的一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，其特征在于，所述氨水的质量分数为20-30％。
4.根据权利要求2所述的一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，其特征在于，步骤(4)中，搅拌反应的时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，其特征在于，所述烷基糖苷为烷基糖苷APG 0810。
6.根据权利要求1所述的一种航空航天不锈钢管道用酸洗钝化液，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-560或其组合；所述缓蚀剂为羟基乙叉二膦酸。
7.一种航空航天不锈钢管道的酸洗钝化方法，其特征在于，包括：先将不锈钢管道在权利要求1-6任一项所述的酸洗钝化液中浸泡处理，然后用水清洗、烘干，即可。
8.根据权利要求7所述的一种航空航天不锈钢管道的酸洗钝化方法，其特征在于，所述浸泡处理的温度为40-50℃，时间为20-40min。
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