CN1974852A

CN1974852A - 多功能盐酸酸洗添加剂

Info

Publication number: CN1974852A
Application number: CN 200610124244
Authority: CN
Inventors: 汤兵; 王静
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: CN100587119C

Abstract

本发明专利公开了一种多功能盐酸酸洗添加剂，该添加剂由聚氧乙烯醚类表面活性物质、活性阴离子、络合剂和水组成，配方组成如下：聚氧乙烯醚类表面活性物质：1～10％，活性阴离子成分：20～45％，络合剂：5～15％，水：余量；该添加剂具有缓蚀、抑雾、促进溶解及防锈的功能，本发明利用表面活性剂与活性阴离子之间存在的协同吸附作用，在金属基体表面能够形成稳定的单分子吸附层，实现酸洗过程中的缓蚀及清洗后防锈的作用；利用表面活性剂在清洗液表面形成的泡沫及缓蚀抑制氢气产生达到抑雾及防止“氢脆”现象；添加剂配方中所有组分低毒及无毒，使用后的残液不会引起水体富营养化及厌氧产生S2－等毒害性物质，并保证了酸洗操作过程中的安全性。

Description

多功能盐酸酸洗添加剂

技术领域

本发明属于钢铁制品及材料表面处理行业技术领域，具体涉及一种多功能盐酸酸洗添加剂。

背景技术

为实现钢铁制品及材料的防腐、装饰或其它功能，对钢铁制品或材料的表面进行处理是必要的加工手段，而钢铁制品或材料在制造、加工、运输、储存过程中常因腐蚀、污染或其它原因等，在钢铁表面覆盖着锈蚀或污垢，因此，对金属制品或材料进行清洗是表面处理的重要环节，清洗质量以及效率是决定表面处理的关键环节。盐酸是常用的表面清洗液，其不仅对金属表面的锈蚀具有较强的溶解能力，对含钙、镁之类的污垢也有一定的溶解能力。由于盐酸酸性较强，且具有较大的挥发性，盐酸酸洗过程中常出现“过蚀”及“酸雾”现象，由此引起钢铁制品及材料基体受到腐蚀，不仅浪费大量材料和过量消耗清洗液，并导致产生的氢向金属基体内部渗透产生“氢脆”现象而影响材料的性能，也会因酸雾逸出导致车间空气质量受到影响。为避免上述现象，盐酸酸洗过程中需要加入酸洗缓蚀剂，比较有代表性的盐酸酸洗缓蚀剂有含氮化合物(如单胺、二胺、酰胺、杂环芳香胺)、醛类(如甲醛、肉桂醛)、含硫化合物(如硫脲及其衍生物)、含磷化合物(如磷酸三丁酯、乙二醇甲乙基二膦酸)等。上述缓蚀剂主要是利用分子结构中氮、磷、硫等为中心原子的极性基团与金属表面原子形成配位键而发生化学吸附，从而在金属表面形成一层单分子保护膜，阻止盐酸中氢离子与金属基体接触发生置换反应，由此达到缓蚀的目的，同时还因金属物质与氢离子发生置换反应的减少而降低了氢气的产生量，也达到了降低盐酸酸雾产生的目的。

目前所应用的盐酸缓蚀剂虽具有较高的缓蚀效率，但普遍存在着以下缺点：1)功能单一，需多个品种配合使用才可达到清洗所要求的缓蚀、抑雾、促进溶解的功能；2)毒性较大，使用过程中存在安全问题；3)分子结构中存在着植物营养元素，排放后可能引起水体的富营养化；4)清洗完毕后不具备防锈的能力，裸露出来的金属基体很容易在空气中被氧化而再次产生锈蚀，不利于后续表面处理。

发明内容

本发明的目的是利用表面活性物质与活性阴离子之间的协同作用，提供一种具有缓蚀、抑雾、促进溶解及防锈等多种功能的添加剂，便于在盐酸酸洗过程中实现高效、清洁、环保的清洗效果，使得被清洗的金属具有较高的光洁度及抗氧化能力，便于后续表面处理。

钢铁制品及材料表面的锈蚀组成十分复杂，但其成分主要是FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄等铁的氧化物，用盐酸清洗钢铁制品及材料时，与表面的锈蚀主要发生以下反应：

1)

2)

3)

当盐酸与金属基体接触时，也会发生如下腐蚀反应：

4)

当清洗完毕后，裸露出来的金属基体具有较高的活性，与空气中的氧接触会发生如下一系列反应：

5)

6)

7)

8)

9)

5)～9)即为钢铁锈蚀的化学反应原理，但只要阻止反应5)的发生，则可避免后续6)～9)的腐蚀反应。

本发明所提供的多功能盐酸酸洗添加剂是为了加快在清洗过程中的1)～3)反应，而同时抑制4)反应的发生，清洗完毕后吸附在金属表面的分子层也能抑制反应5)的发生。为了满足钢铁制品及材料盐酸酸洗过程高效、清洁、环保及清洗后防锈的要求，利用表面活性物质与活性阴离子之间的协同吸附作用，在被清洗的钢铁制品及材料表面形成稳定的单分子层，提供一种具有缓蚀、抑雾、促进溶解及防锈等多功能的多功能盐酸酸洗添加剂。

本发明所提供的多功能盐酸酸洗添加剂采用聚氧乙烯醚类表面活性物质以及活性阴离子为主要成分，以络合剂为辅助成分进行组合而成，上述物质的分子结构中不含N、P、S等元素，也无毒害性成分，实现使用过程中安全与环保的要求。

本发明的技术原理在于利用了聚氧乙烯醚表面活性物质与活性阴离子的协同吸附作用，在金属基体表面发生化学吸附而形成稳定的单分子膜，阻止酸洗液中的氢离子与金属基体接触，减少氢气的产生并达到缓蚀、抑雾的目的。本发明产品中采用的聚氧乙烯醚类表面活性物质的分子结构中带有以氧为中心原子的极性基团以及烷基非极性基团，是性能良好的表面活性剂，具有很好的润湿、起泡、渗透作用，与锈蚀的金属接触后能够迅速渗透到锈蚀层下的金属基体表面，并对金属表面起到润湿的作用，但由于这类表面活性物质属于非离子型表面活性剂，与金属表面原子结合力不强，形成吸附层不牢固，虽有一定的缓蚀效果，但并不太理想，虽然聚氧乙烯醚具有较强的起泡能力，可在清洗液表面形成一层致密的泡沫层以阻止盐酸酸雾的逸出，但由于清洗过程中产生了大量的氢气，也无法抑制盐酸酸雾随同氢气一起逸出，因此也难达到较好的抑雾效果，而活性阴离子成分加入后，能够显著地提高聚氧乙烯醚分子在金属基体表面吸附的稳定性，可起到稳定单分子吸附层的作用，从而产生明显的协同吸附作用，由此阻止金属与氢离子接触。

本发明所述的聚氧乙烯醚类表面活性物质是指与环氧乙烷加成数在9～15的聚氧乙烯烷基酚醚

活性阴离子是指I^-、Br^-等，在实际的配方中引入活性阴离子的化学品为其钾盐或钠盐，络合剂为不含N、S、P的柠檬酸根，实际引入柠檬酸根的物质为柠檬酸或其碱金属盐类物质，柠檬酸根与溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺等游离金属离子的络合常数分别为15.5和25.0，可优先与Fe³⁺形成稳定的络合物，促进表面锈蚀的溶解，并同时降低在清洗液中游离Fe²⁺、Fe³⁺浓度，加快表面氧化物的溶解。

本发明的具体配方为：

聚氧乙烯醚类表面活性物质：1～10％

活性阴离子成分：20～45％

络合剂：5～15％

水：余量。

优选配方之一是聚氧乙烯仲辛酚醚-12：3％，碘化钾：30％，柠檬酸：6％，水：余量。

优选配方之二是聚氧乙烯仲辛酚醚-9：4％，溴化钠：30％，柠檬酸钠：4％，水：余量。

将上述配方的添加剂与工业用盐酸按照1∶100的比例配成清洗液。

在实际使用时，盐酸为18～25％的工业原酸，每吨原酸溶液中添加本品1％，即可满足工业清洗所需要的缓蚀、抑雾、促进溶解和防锈的作用。

本发明实施后的有益效果是：

1、具有缓蚀、抑雾、促进锈蚀溶解及清洗后防锈的功能，可满足钢铁制品盐酸清洗多方面的需求，特别是清洗后的防锈功能，有利于金属制品的后续表面处理；

2、酸溶反应被抑制后，产生氢气量少，可抑制“氢脆”现象的发生；

3、产品配方中不含有N、P、S等成分，完成清洗工作后，废液对水环境不会引起富营养化的影响，也不会因厌氧还原而释放出S^2-等毒害性物质；

4、产品配方中各组分均属低毒或无毒，可满足清洗工作中安全的要求，对操作人员的身体健康不造成威胁；

具体实施方式

为进一步说明本发明的效果，结合以下实例进行说明，但本发明并不限于以下这些例子。

实施例1：

聚氧乙烯仲辛酚醚-9：4％

溴化钠：30％

柠檬酸钠：5％

水：余量。

使用时取上述配方的产品与20％左右的盐酸配成1∶100的清洗液，清洗带钢产品，经过试用，缓蚀率为98.1％，抑雾率为92.5％，提高清洗速度22％，清洗出来的带钢放置5小时不产生锈斑。

实施例2：

聚氧乙烯仲辛酚醚-10：10％

碘化钾：45％

柠檬酸钾：15％

水：余量。

使用时取上述配方的添加剂与25％盐酸按照1∶100的比例配成清洗液，清洗五金制品，经过试用，缓蚀效率达到97.7％，抑雾率为95.6％，提高清洗速度27％，清洗处理的五金制品放置12小时不产生锈斑。

实施例3：

聚氧乙烯仲辛酚醚-12：3％

碘化钾：30％

柠檬酸：6％

水：余量。

使用时取上述配方的产品与20％左右的盐酸配成1∶100的清洗液，清洗角钢构件，经过试用，缓蚀率达到98.5％，抑雾率为90.6％，提高清洗速度25％，清洗出来的角钢构件放置6小时不产生锈斑。

实施例4：

聚氧乙烯仲辛酚醚-14：10％

溴化钾：20％

柠檬酸钾：15％

水：余量。

使用时取上述配方的产品与25％左右的盐酸配成1∶100的清洗液，清洗带钢试片，经过试用，缓蚀率达到96.8％，抑雾率达到93.7％，提高清洗速度29％，清洗出来的带钢试片放置8小时不产生锈斑。

实施例5：

聚氧乙烯仲辛酚醚-15：5％

溴化钠：30％

柠檬酸钠：8％

水：余量。

使用时取上述配方的产品与20％左右的盐酸配成1∶100的清洗液，清洗带钢试片，经过试用，缓蚀率达到98.7％，抑雾率达到91.7％，提高清洗速度25％，清洗出来的带钢试片放置6小时不产生锈斑。

Claims

1、一种多功能盐酸酸洗添加剂，其特征在于：该添加剂由聚氧乙烯醚类表面活性物质、活性阴离子、络合剂和水组成，配方组成如下：

聚氧乙烯醚类表面活性物质：1～10％

活性阴离子成分：20～45％

络合剂：5～15％

水：余量。

2、根据权利要求1所述的多功能盐酸酸洗添加剂，其特征在于：上述聚氧乙烯醚类表面活性物质是指与环氧乙烷加成数在9～15的聚氧乙烯烷基酚醚

活性阴离子是指I^-、Br^-，在实际的配方中引入活性阴离子的化学品为其钾盐或钠盐中的一种，络合剂为不含N、S、P的柠檬酸及其碱金属盐类物质。

3、根据权利要求1或2所述的多功能盐酸酸洗添加剂，其特征在于：优选配方是聚氧乙烯仲辛酚醚-12：3％，碘化钾：30％，柠檬酸：6％，水：余量。

4、根据权利要求1或2所述的多功能盐酸酸洗添加剂，其特征在于：优选配方是聚氧乙烯仲辛酚醚-9：4％，溴化钠：30％，柠檬酸钠：5％，水：余量。

5、根据权利要求1所述的多功能盐酸酸洗添加剂，其特征在于：实际使用时，将上述配方的添加剂与工业用盐酸按照1∶100的比例配成清洗液。