專利名稱：防止來(lái)自金屬管件鉛污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止來(lái)自含鉛金屬制的管件，例如閥門(mén)、接頭和螺栓的鉛污染的方法。更特別是，本發(fā)明涉及通過(guò)酸洗管件防止飲用水來(lái)自含鉛銅合金、例如青銅、黃銅制的管件的鉛污染的方法。用酸洗管件可抑制鉛溶解并使與管件接觸的飲用水中鉛污染達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容限。
一般來(lái)說(shuō)，自來(lái)水管和冷或熱水供應(yīng)管裝有閥門(mén)、管接頭、螺栓或其它管件。這些管件的多數(shù)由鑄造性、機(jī)加工性和經(jīng)濟(jì)性伏越的銅合金、例如青銅和黃銅制造。
特別是，對(duì)于由青銅或黃銅制造的閥門(mén)和接頭，使用這些含有以規(guī)定量加入的鉛(Pb)的合金的目的是在青銅的情況下提高鑄造性和機(jī)加工性或在黃銅的情況下提高切削性和熱鍛性。
但是，當(dāng)流體，如自來(lái)水通過(guò)由含鉛青銅或黃銅制造的閥門(mén)時(shí)，可以想像，溶出到暴露于自來(lái)水的閥門(mén)的表面層部分的含鉛金屬的部分鉛溶入自來(lái)水中。
所以，對(duì)于飲用的自來(lái)水，至今關(guān)于由特定的分析和測(cè)定方法測(cè)量的鉛含量規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)容限。對(duì)于飲用可接受的自來(lái)水必須滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
由于鉛是對(duì)人體有害的物質(zhì)，溶入自來(lái)水中的鉛量必須降低到最大可能的范圍。最近，關(guān)于從其中溶入飲用水中的鉛量施加在用于閥門(mén)或其它管件的材料上的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定逐漸嚴(yán)格。
在這種情況下，發(fā)展?jié)M足由該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的條件的閥門(mén)或其它管件的材料的要求已得到十分的重視。至今還沒(méi)提出一個(gè)方法能防止該材料溶解鉛到使有效解決至今上述管件所引起的問(wèn)題的程度。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知技術(shù)有作為鉛的替換物使用少量但仍足以提高上述性能到含鉛銅合金達(dá)到的同樣水平的無(wú)毒性物質(zhì)鉍(Bi)或碲(Te)。但是，這是行不通的，因?yàn)樾碌奶鎿Q物質(zhì)是稀有金屬，結(jié)果材料的生產(chǎn)是高成本的。
借助于上述現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)際情況不斷努力研究的結(jié)果完成了本發(fā)明。其目的是提供一種技術(shù)使含鉛金屬制造的管件為使用而制備以使以低成本達(dá)到與普通標(biāo)準(zhǔn)相比從其中溶解的鉛量大大降低。
本發(fā)明提供一種防止來(lái)自含鉛銅合金制造的管件鉛污染的方法，包括以下步驟用含酸的洗滌劑化學(xué)處理至少與液體接觸的管件部分，由此使管件接觸液體部分的表層上溶出的鉛侵蝕以使接觸液體部分的表層除鉛。
進(jìn)行化學(xué)處理例如可通過(guò)將管件浸入含酸的洗滌劑中。鉛的侵蝕可在將管件浸入洗滌劑同時(shí)通過(guò)將管件經(jīng)受超聲波洗滌來(lái)加速。
作為上述的酸，有利地是單獨(dú)或以其混合物的形式使用侵蝕鉛的硝酸和乙酸。
最好，化學(xué)處理所使用的洗滌劑包括硝酸和抑制劑，該抑制劑是鹽酸或苯并三唑(BTA)。
除鉛的金屬是黃銅，且該黃銅是已除鋅的銅合金。酸洗的時(shí)間根據(jù)管件的生產(chǎn)能力和表面鉛要除去的程度來(lái)設(shè)定。
下面參考附圖可更清楚地說(shuō)明本發(fā)明上述和其它目的，特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是說(shuō)明按本發(fā)明分批方式鉛侵蝕工藝的解釋性圖；圖2是說(shuō)明按本發(fā)明對(duì)閥門(mén)進(jìn)行分批酸洗步驟的解釋性圖；圖3是說(shuō)明本發(fā)明分批酸洗步驟的另一個(gè)實(shí)施方案的解釋性圖；圖4是本發(fā)明連續(xù)酸洗步驟的示意圖；圖5是說(shuō)明連續(xù)酸洗步驟的另一個(gè)實(shí)施方案的解釋性圖；圖6是顯示當(dāng)材料BC6(JIS H 5111)在不同條件下進(jìn)行酸洗時(shí)獲得的鉛量的圖；圖7是顯示當(dāng)材料C3771(JIS H 3250)在不同條件下進(jìn)行酸洗時(shí)獲得的鉛量的圖；圖8是顯示當(dāng)材料BC6用每種由硝酸和抑制劑組成的含酸洗滌劑洗滌時(shí)表面鉛含量和洗滌時(shí)間之間關(guān)系的曲線圖；圖9是顯示當(dāng)材料C3771用每種由硝酸和抑制劑組成的含酸洗滌劑洗滌時(shí)表面鉛含量和洗滌時(shí)間之間關(guān)系的曲線圖；圖10是洗滌前金屬板的顯微照片(1000X)；圖11是洗滌后圖10的金屬板的顯微照片(1000X)；圖12是說(shuō)明由電子探針顯微分析(EPMA)獲得的洗滌前金屬板表面上鉛分布的照片；圖13是說(shuō)明洗滌后該金屬板表面的同類照片。
參考


本發(fā)明防止含鉛黃銅或青銅制的閥門(mén)中鉛溶解的方法。
圖1是說(shuō)明對(duì)閥門(mén)3進(jìn)行的鉛侵蝕工藝15的組成步驟的圖。在閥門(mén)生產(chǎn)工藝10中，單位時(shí)間生產(chǎn)出固定數(shù)(N)的閥門(mén)。將N個(gè)閥門(mén)3作為一組運(yùn)送到脫脂和洗滌步驟11，在該步驟中將一組閥門(mén)3浸入充滿液體有機(jī)溶劑的容器中(未示出)，并在此進(jìn)行超聲波洗滌。在該步驟中，除去附著在閥門(mén)3表面的油脂物，以便提高下面將特別描述的酸洗的作用。
在干燥步驟12中，將在脫脂和洗滌步驟11中已脫脂的閥門(mén)3進(jìn)行自然干燥或強(qiáng)制干燥，以使通過(guò)揮發(fā)達(dá)到完全排除有機(jī)溶劑。完全排除有機(jī)溶劑的意圖是防止有機(jī)溶劑進(jìn)入接著的酸洗步驟13，在閥門(mén)3表面上形成疏水殘余油膜，部分地干擾鉛的溶解，并改變洗滌劑2(圖2)的酸濃度到可能破壞正常酸洗的程度。順便指出，當(dāng)脫脂和洗滌步驟11完成后有機(jī)溶劑能立即揮發(fā)時(shí)，干燥步驟12可省去。
后續(xù)酸洗步驟13旨在使一組閥門(mén)3酸洗并因而從閥門(mén)3表面除去鉛。該步驟下面將特別敘述。
在酸洗步驟13除去鉛后，在水洗步驟14中將附在一組閥門(mén)3上的酸漂洗掉。水洗步驟14的作用與使用能中和酸的化學(xué)試劑代替水進(jìn)行洗滌的中和步驟作用類似。
在對(duì)一組閥門(mén)3完成水洗步驟14的同時(shí)，閥門(mén)生產(chǎn)工藝10開(kāi)始生產(chǎn)下一組閥門(mén)3。此后，重復(fù)上述的組成步驟11-14。
對(duì)閥門(mén)3表面除鉛的組成步驟鉛侵蝕工藝15分批對(duì)該組閥門(mén)3同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理。特別是，由于為酸洗步驟13提供的容器1(圖2)有足夠大的內(nèi)容積，以使可同時(shí)一起浸漬N個(gè)閥門(mén)3，使可能降低洗滌劑2的濃度分散并使除鉛處理后獲得的閥門(mén)3的質(zhì)量均勻。
在鉛侵蝕工藝15中進(jìn)行的成批處理按照閥門(mén)生產(chǎn)工藝10的生產(chǎn)能力和表面除鉛達(dá)到的程度調(diào)整。調(diào)整的題目是一組中閥門(mén)3的個(gè)數(shù)N和酸洗步驟13的洗滌時(shí)間。
現(xiàn)在參考圖2-5詳細(xì)敘述酸洗步驟13。
圖2是說(shuō)明批量酸洗處理的示意圖。參見(jiàn)該附圖，容器1充滿含一種酸的洗滌劑2(下面簡(jiǎn)稱“洗滌劑”)，一組含鉛青銅或黃銅制的閥門(mén)3通過(guò)閥門(mén)3的柄部掛在一對(duì)像桿的閥門(mén)卡件5上浸入洗滌劑2中，閥門(mén)卡件5的兩端部分固定在容器1的兩壁上。在容器1安全(ensuant)狀態(tài)下，調(diào)整洗滌劑2的液面高度，以使閥門(mén)3基本上整個(gè)浸入洗滌劑2中，除其柄和桿部外。
在這樣的情況下，在充滿洗滌劑2的容器1中的閥門(mén)3經(jīng)受超聲波洗滌器4的作用或經(jīng)受氣泡(未示出)的作用，以加速鉛的侵蝕。
當(dāng)酸洗進(jìn)行中設(shè)定的時(shí)間結(jié)束時(shí)，提起閥門(mén)卡件5將一組閥門(mén)3從洗滌劑2中取出，然后運(yùn)送到下一個(gè)步驟。
由于該實(shí)施方案允許閥門(mén)3每一個(gè)作為一個(gè)完整的必需酸洗的產(chǎn)品，它不僅有效地解決現(xiàn)存的閥門(mén)，而且還允許根據(jù)新近制定的低價(jià)達(dá)到的鉛溶解標(biāo)準(zhǔn)容差的變化閥門(mén)。另外，由于該實(shí)施方案同時(shí)對(duì)一組閥門(mén)3進(jìn)行酸洗處理，它帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的閥門(mén)不引起質(zhì)量分散。
順便指出，在該實(shí)施方案中，由于非金屬材料制的一組墊圈和襯墊配件也浸入洗滌劑2中，很可能這些配件將損壞，這取決于酸洗處理的時(shí)間和洗滌劑2中的酸濃度。使用抗化學(xué)材料，例如氟橡膠制的這些配件可防止這種損壞。
按如下適當(dāng)?shù)牟僮魈峁┦褂玫南礈靹?。
將規(guī)定量的所用洗滌劑2從容器1中排出，加熱處理直到它被濃縮到引起鉛化合物，如硝酸鉛[Pb(NO3)2]沉淀的程度，并使通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器(未示出)，以便清除作為工業(yè)廢料的固體硝酸鉛。將過(guò)濾的洗滌劑2調(diào)整到一個(gè)規(guī)定的濃度并通過(guò)添加自來(lái)水或純凈水與硝酸一起調(diào)整到一個(gè)規(guī)定的體積。然后作為新的洗滌劑2供料返回到容器1中，準(zhǔn)備下一回酸洗處理。
如上所述，在每回酸洗處理后或在常規(guī)范圍通過(guò)洗滌劑2的性能控制進(jìn)行洗滌劑2的規(guī)定量的操作。這種方法使工業(yè)廢料量顯著減少，而且降低生產(chǎn)的成本，因?yàn)樗苁瓜礈靹?循環(huán)使用。
圖3說(shuō)明本發(fā)明成批酸洗處理的另一個(gè)實(shí)施方案。在該圖中，在圖2中存在的相同的部分標(biāo)注相同的參考數(shù)字。
在該實(shí)施方案中，在閥門(mén)生產(chǎn)工藝10中制造的閥門(mén)3的接觸液體的組件，如閥身3a和閥蓋3b被安置在一個(gè)隔籃6中并浸入洗滌劑2中，且在其中進(jìn)行酸洗。連續(xù)進(jìn)行一個(gè)規(guī)定時(shí)間的酸洗后，從洗滌劑2中提起隔籃6將一組接觸液體的組件取出。完成侵蝕工藝15的一系列處理后，最后裝配閥門(mén)3。
該實(shí)施方案可完全避免需要考慮由一般橡膠材料，如丁腈橡膠(NBR)或乙烯-丙烯三元共聚物(EPDM)制成的墊圈和襯墊件的損壞，酸洗后組成閥門(mén)3并產(chǎn)生簡(jiǎn)化質(zhì)量控制的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)在敘述本發(fā)明連續(xù)酸洗處理的一個(gè)實(shí)施方案如下。
連續(xù)酸洗處理使在閥門(mén)生產(chǎn)工序10中連續(xù)制造的閥門(mén)3經(jīng)受鉛侵蝕步驟15，而不需成批堆積。圖4是說(shuō)明酸洗步驟13的示意工藝圖。在該酸洗步驟13情況下，其它組成步驟基本上具有同樣的組成。
參見(jiàn)該圖，懸掛在閥門(mén)卡帶7的閥門(mén)3以箭頭標(biāo)記的方向向前輸送，順序浸入盛在容器1中的洗滌劑2中，并留在其中使經(jīng)受規(guī)定時(shí)間的酸洗。具體地說(shuō)，調(diào)節(jié)閥門(mén)3的輸送，以使給定閥門(mén)下端浸在洗滌劑2中的時(shí)間和閥門(mén)最后拉出洗滌劑2的時(shí)間之間的間隔等于酸洗時(shí)間。
通過(guò)給容器1一個(gè)足夠大的內(nèi)容積或給洗滌劑2固定的操作來(lái)嚴(yán)格控制洗滌劑2的濃度。
圖5說(shuō)明本發(fā)明連續(xù)酸洗處理的另一個(gè)實(shí)施方案。參見(jiàn)該圖，當(dāng)由左手側(cè)閥門(mén)輸送帶9運(yùn)送的給定閥門(mén)3被供到一對(duì)閥門(mén)卡件8a裝配位置被裝配時(shí)，專門(mén)對(duì)閥門(mén)3的內(nèi)表面接觸液體部分進(jìn)行酸洗處理，事實(shí)是從輪體8通過(guò)管子8b供應(yīng)的洗滌劑2借助于閥門(mén)卡件8a流過(guò)閥門(mén)3的流體路徑。
輪體8以規(guī)定的角速度接箭頭記號(hào)X的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)它達(dá)到脫離位置時(shí)，閥門(mén)3脫離閥門(mén)卡件8a并由安在右手側(cè)的閥門(mén)運(yùn)送帶9運(yùn)送到接著的步驟。調(diào)整閥門(mén)裝到閥門(mén)卡件8a的時(shí)間和它脫離的時(shí)間之間的一個(gè)循環(huán)的時(shí)間，以使等于酸洗的時(shí)間。輪體8的角速度由這個(gè)時(shí)間來(lái)調(diào)整。
閥門(mén)卡件8a由氟橡膠制造，而管子8b襯有四氟乙烯樹(shù)脂，以使耐酸。
圖4和5的實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約酸洗步驟13的場(chǎng)地空間，并使酸洗處理能有選擇地供到閥門(mén)3中接觸液體的液體流徑部分，并又最大程度降低廢水量。另外，按照這些實(shí)施方案的酸洗處理可能污染閥門(mén)3的接觸液體部分，盡管避免了其整個(gè)外觀的損害。它可免除使用本文下面將特別敘述的抑制劑的要求，因此使進(jìn)一步降低成本。
至此所述的實(shí)施方案使象生產(chǎn)成本和質(zhì)量控制的生產(chǎn)條件和達(dá)到外部要求，如涉及工業(yè)廢料的排除的測(cè)量能合適的選擇或結(jié)合全面考慮所有這些因素。
下面將敘述通過(guò)超聲波洗滌器4或發(fā)泡作用促進(jìn)鉛溶解的操作。
術(shù)語(yǔ)“發(fā)泡”指的是在洗滌劑2中產(chǎn)生二氧化碳(CO2)或氧(O2)的氣泡。發(fā)泡促使洗滌劑2的有效濃度延續(xù)，因?yàn)闅馀輳拈y門(mén)3的表面以PbO和PbCO3(除了由酸洗形成的Pb(NO3)2和PbO2外)的形式溶解鉛。超聲波洗滌器4可迅速有效地從閥門(mén)3的表面除去由洗滌劑2中存在的反應(yīng)產(chǎn)生的各種鉛化合物，并與發(fā)泡作用一起被優(yōu)先使用。
特別是通過(guò)提高洗滌劑2中溶解氧的濃度，可使氧與鉛形成化合物并促進(jìn)鉛的溶解。通過(guò)暴露在波長(zhǎng)范圍從紫色光到紫外光的電磁波下氧的原子化表明是有利的，因?yàn)樗龠M(jìn)上述作用。
本實(shí)施方案的閥門(mén)3，當(dāng)其材料是青銅時(shí)，是BC6閘式閥或BC6球形閥，或當(dāng)材料是黃銅時(shí)，是C3771閘式閥或C3771球形閥。
使用的洗滌劑2可通過(guò)將解侵蝕鉛的酸，如硝酸或乙酸與自來(lái)水或純水混合獲得。另外，使用的洗滌劑2可通過(guò)將硝酸與顯示抑制劑作用的鹽酸混合，再將制成的混合酸與自來(lái)水或純水混合來(lái)獲得。后面的洗滌劑2侵蝕閥門(mén)3的表面而不損害表面光澤，因?yàn)辂}酸的Cl-離子侵蝕銅表面，同時(shí)在其上形成均勻的薄膜。同時(shí)，銅合金的鉛組分形成鉛的鹽酸鹽和鉛的硝酸鹽。由于這些鹽都可在混合酸中溶解，可使工藝過(guò)程中的侵蝕可靠的連續(xù)。
現(xiàn)在敘述洗滌劑2中所含的酸如下。
一般，已知的酸可侵蝕(氧化)鉛。與酸反應(yīng)時(shí)的鉛趨于形成氧化膜。因此不易毀于連續(xù)侵蝕。硝酸、鹽酸和作為有機(jī)酸的乙酸連續(xù)浸蝕鉛。同其它上述酸一起，硝酸(HNO3)侵蝕鉛的速度最高。
同時(shí)，盡管鹽酸(HCl)侵蝕鉛的速度比硝酸低。但顯示出與銅有高的化合力。當(dāng)采用鹽酸與硝酸的混合物酸洗時(shí)，在硝酸與銅產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)之前酸洗在閥門(mén)3的表面上形成氯化銅(CnCl)薄膜，并形成氧化銅(Cu2O或CuO)，因此顯示出抑制硝酸侵蝕銅的所謂抑制劑作用。所以，在酸洗中鹽酸的雜質(zhì)導(dǎo)致在閥門(mén)3的表面上銅沒(méi)有氧化，防止了閥門(mén)3失去光澤的缺點(diǎn)，并使閥門(mén)3保持金屬光澤完整。
試驗(yàn)用硝酸和鹽酸的混合物已酸洗的試件，得到其表面上的鉛含量。結(jié)果示于下面表1和表2。由于該試驗(yàn)使用熒光X-射線分析方法，在直徑約0.1mm面積上到最大深度約10μm中查明了鉛的濃度(wt％)。
表1用混合酸酸洗后BC6的鉛濃度(wt％)

表2用混合酸酸洗后C3771的鉛濃度(wt％)

該試驗(yàn)證明了如下事實(shí)。在試驗(yàn)中使用的BC6和C3771的許多試件采用的硝酸濃度不小于7wt％顯示出可識(shí)別的污跡。由于通過(guò)提高硝酸濃度超過(guò)7wt％除鉛的程度不明顯提高，所以考慮到工業(yè)條件，如洗滌劑2的成本和連續(xù)生產(chǎn)性硝酸濃度優(yōu)選小于7wt％。
當(dāng)硝酸濃度不大于7wt％，該洗滌劑2抑制污染，另外在其中加入少量鹽酸時(shí)，可顯示抑制作用和更大程度抑制污染的作用。用鹽酸濃度對(duì)硝酸濃度之比小于5％的洗滌劑處理的一些試件顯示可識(shí)別的污跡。污染可歸因于抑制劑作用的降低。
由于已確定當(dāng)鹽酸濃度可高時(shí)，試件遭受應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，鹽酸濃度對(duì)硝酸濃度之比合適的范圍在下限5％和上限考慮到應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂之間。
當(dāng)單獨(dú)使用如上所述侵蝕鉛的如硝酸的酸時(shí)，可允許在作為抑制劑的鹽酸存在時(shí)使用如苯并三唑(BTA)的化合物。
苯并三唑是特別在單價(jià)狀態(tài)的銅和銀的螯合劑。它被用來(lái)抑制污染和這些金屬的侵蝕。
當(dāng)使用乙酸侵蝕鉛時(shí)，洗滌劑可避免其中加入抑制劑的需要，因?yàn)橐宜岵慌c銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
現(xiàn)在敘述上述酸洗的實(shí)施例和相應(yīng)試驗(yàn)的結(jié)果如下。
閥門(mén)3使用如乙醇這樣的有機(jī)溶劑脫脂。將脫脂的閥門(mén)3浸入圖2所示的洗滌劑2中，然后在其中經(jīng)受超聲波洗滌器4的作用。
本實(shí)施例中使用的洗滌劑具有以wt％表示的量加入純水中的相應(yīng)的化學(xué)劑。洗滌劑的種類和閥門(mén)材料的種類示于下面表3。
表3

<p>圖8的圖顯示在②的情況(4wt％硝酸+1wt％苯三并唑)下通過(guò)酸洗從BC6表面除去鉛，以使最初5.9wt％的表面鉛含量20分鐘洗滌后急劇下降，此后經(jīng)40分鐘和60分鐘洗滌后逐漸下降。
在③的情況(4wt％硝酸+0.4wt％鹽酸)下經(jīng)酸洗從表面除去鉛，以使最初4.6wt％的表面鉛含量以上述同樣的趨勢(shì)逐漸下降。在情況②和③之間的最初表面鉛含量的差別是由于相應(yīng)的BC6試件之間的差別。這些表面鉛含量是由熒光X-射線分析的方法測(cè)定的數(shù)值。
圖9的圖顯示出在⑤的情況(2wt％硝酸+1wt％苯并三唑)下通過(guò)酸洗從C3771表面除去鉛，以使最初2.4wt％的表面鉛含量經(jīng)10分鐘洗滌急劇下降，此后經(jīng)30分鐘和60分鐘洗滌逐漸下降。
在⑥的情況(2wt％硝酸+0.2wt％鹽酸)下經(jīng)酸洗從表面除去鉛，以使最初2.4wt％的表面鉛含量以上述同樣的趨勢(shì)逐漸下降。
順便指出，在C3771試件中在如圖所示的⑥的情況下酸洗后表面鉛含量?jī)H下降到0.84wt％。這種表面鉛含量有限的下降合理地解釋推測(cè)是由于本試驗(yàn)中使用的C3771試件與BC6試件相比具有很精細(xì)的鉛分散(到10μm以下)，甚至在表面存在的鉛去除后，在更深處存在的鉛用熒光X-射線分析而被檢測(cè)出來(lái)，它能測(cè)定深度約10μm處存在的鉛量。
將通過(guò)上述方法洗滌的試樣按照AS(澳大利亞)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)鉛的溶解。結(jié)果如下。
首先，將進(jìn)行酸洗的給定閥門(mén)3從洗滌劑中取出，將其相對(duì)端用不銹鋼接頭塞住，浸入蒸餾水中，通過(guò)手搖動(dòng)在其中洗滌三次為試驗(yàn)作準(zhǔn)備。
然后，在浸出試驗(yàn)以前，當(dāng)將不銹鋼接頭裝到其相對(duì)端連接部分進(jìn)行緊緊地密封時(shí)，將上述閥門(mén)3類似地浸入蒸餾水中，試驗(yàn)不小于24小時(shí)，進(jìn)行該工藝過(guò)程直到4回，然后時(shí)效6天。
此后，將閥門(mén)取下不銹鋼接頭，以使從中排出使用的蒸餾水，充滿新的蒸餾水，再用裝到其相對(duì)端部分的不銹鋼接頭緊緊地密封，試驗(yàn)不小于24小時(shí)，然后取下該接頭。使用由閥門(mén)排出的蒸餾水作為分析試樣。
該浸出試驗(yàn)的分析結(jié)果作為酸洗對(duì)防止鉛溶解的作用示于圖6和圖7的圖中。圖6描述BC6閥門(mén)的分析，而圖7描述C3771閥門(mén)的分析。
圖6顯示在沒(méi)有本發(fā)明酸洗處理時(shí)鉛溶解量為2500μg/升，在洗滌劑①的情況下為120μg/升，在洗滌劑②的情況下為760μg/升，在洗滌劑③的情況下為330μg/升，記號(hào)分別為表3中所示的。
雖然在去除表面鉛中它有一些作用，但BC6試件沒(méi)能滿足AS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(分析用水中的可允許的鉛含量50μg/升)。該失敗的原因是與C3771試件相比BC6試件具有很大的鉛含量。可以要求提供更長(zhǎng)的酸洗時(shí)間進(jìn)一步除鉛。
但是，延長(zhǎng)酸洗的時(shí)間將帶來(lái)鉛的去除不停止在閥門(mén)3的表面的可能，并且將達(dá)到閥門(mén)3更深的壁中，因此降低閥門(mén)3本身的強(qiáng)度和損害閥門(mén)3密封高壓液體的作用。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，可將晶粒細(xì)化劑(硼、鈦等)在閥門(mén)3金屬材料的生產(chǎn)過(guò)程中加到該材料中，使生產(chǎn)的閥門(mén)3獲得象C3771一樣的細(xì)晶金相組織，還可使其中溶解的鉛，例如在深層部分溶解的鉛量可能達(dá)到最大程度的降低。
圖7顯示在沒(méi)有酸洗處理時(shí)鉛溶解量為370μg/升，在洗滌劑④的情況下為14μg/升，在洗滌劑⑤的情況下為84μg/升，在洗滌劑⑥的情況下為45μg/升，記號(hào)分別為表3中所示的。
在這些處理?xiàng)l件下，用洗滌劑④和⑤洗滌的試件達(dá)到上述的AS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(分析水中的允許鉛含量50μg/升)。
當(dāng)使用硝酸的圖6和圖7的洗滌劑其中另外加入作為抑制劑的鹽酸時(shí)，從如完全排除污染閥門(mén)表面的可能性所證明的實(shí)際觀點(diǎn)看它們是高效的。
但是，由于與BTA比較鹽酸避免了嚴(yán)格控制洗滌條件(濃度、洗滌時(shí)間、洗滌劑溫度等)的要求，從適合大量生產(chǎn)的觀點(diǎn)看證明它優(yōu)于BTA。
這樣，C3771就防止鉛溶解而言顯示出一個(gè)非常滿意的性質(zhì)。進(jìn)而從生產(chǎn)成本來(lái)看，它表明是最合適的材料，由以下事實(shí)可以證明，甚至按照本發(fā)明實(shí)施方案進(jìn)行酸洗處理的C3771閥門(mén)比不進(jìn)行該處理的BC6閥門(mén)花費(fèi)少。
但是，C3771缺點(diǎn)是毀于脫鋅侵蝕。使用U.S.專利No.5507885(受讓人KITZ CORPORATION)公開(kāi)的銅基合金可提供具有抗脫鉛和脫鋅有害作用的性能的閥門(mén)3。它是一種在耐腐蝕性和熱加工性上優(yōu)越的銅基合金，其化學(xué)成分(重量％)為Cu59.0-62.0％,Pb0.5-4.5％,P0.05-0.25％,Sn0.5-2.0％,Ni0.05-0.10％，平衡為Zn和不可避免的雜質(zhì)。一種替換的耐腐蝕性和熱加工性優(yōu)越的銅合金的化學(xué)成分(重量％)為Cu59.0-62.0％,Pb-0.5-4.5％,P0.05-0.25％,Sn0.5-2.0％,Ni0.05-0.10％,Ti0.02-0.08％，平衡為Zn和不可避免的雜質(zhì)，它具有均勻細(xì)分的α+β組織。
另外，使用還沒(méi)有公開(kāi)以使公眾審查的日本專利申請(qǐng)09-105312(申請(qǐng)人KITZ CORPORATION)中公開(kāi)的銅基合金可提供除上述性質(zhì)外具有熱加工性和抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性的閥門(mén)3。該銅基合金的化學(xué)成分(重量％)為Cu58.0-63.0,Pb0.5-4.5％,P0.05-0.25,Sn0.5-3.0％,Ni0.05-0.30％，平衡為Zn和不可避免的雜質(zhì)，且在耐腐蝕性和熱加工性上優(yōu)越，由于均勻細(xì)小的α+β組織。該合金可通過(guò)合適的拉拔加工和熱處理提高機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)和延伸率，也可通過(guò)充分降低內(nèi)應(yīng)力獲得顯著的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的性能。一種替換的銅基合金的化學(xué)成分(重量％)為Cu58.0-63.0％,Pb0.5-4.5％,P0.05-2.25％,Sn0.5-3.0％,Ni0.05-0.30％,Ti0.02-0.15％，平衡為Zn和不可避免的雜質(zhì)，且在耐腐蝕性和熱加工性上優(yōu)越，由于均勻細(xì)小的α+β組織。另外，該銅基合金特征在于通過(guò)合適的拉拔加工和熱處理可提高機(jī)械性能，如抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和延伸率，也可通過(guò)充分降低內(nèi)應(yīng)力獲得顯著的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的性能。它還是一個(gè)以具有混合比P(％)×10=(2.8-3.98)(％)-Sn(％)的量其中加入P和Sn的銅基合金。
圖10-13是比較按照本發(fā)明進(jìn)行的酸洗處理前后，相同閥門(mén)材料的BC6板的照片。
圖10是洗滌前該板表面的顯微照片(X1000)，圖11是洗滌后其顯微照片(X1000)。它們清楚地表明板表面上的鉛被侵蝕并因此從表面除去。
雖然如上所述的實(shí)施方案使用BC6和C3771制造的閥門(mén)，但是本發(fā)明不需要限于這些閥門(mén)可廣泛采用含鉛銅合金，如青銅、黃銅和其它材料制造的管件。
上述洗滌劑被證實(shí)可防止金屬鉛溶解，防止金屬受污染，這歸因于硝酸與其它單一酸或混合酸的結(jié)合或酸與作為抑制劑的反應(yīng)抑制劑的結(jié)合。
從上述所述可清楚看出，本發(fā)明可使從管件，如金屬閥門(mén)、管子和接頭中溶解的鉛量降低，且實(shí)現(xiàn)該鉛溶解量的降低不引起金屬表面的污染。
權(quán)利要求
1．一種防止來(lái)自含鉛銅合金制的管件(3)的鉛污染的方法，其特征在于用含酸洗滌劑(2)化學(xué)處理與液體接觸的至少部分管件的步驟(13)，由此引起與管件液體接觸部分的表層上溶出的鉛的侵蝕以使接觸液體部分的表層除鉛。
2．按照權(quán)利要求1方法，其特征在于化學(xué)處理步驟(13)通過(guò)將管件(3)浸入含酸洗滌劑(2)中來(lái)完成，該方法進(jìn)一步包括將管件浸入含酸洗滌劑中的同時(shí)進(jìn)行超聲波洗滌的步驟，由此加速鉛的侵蝕。
3．按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該洗滌劑包含硝酸和乙酸的一種，或其混合物。
4．按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該洗滌劑包含硝酸和添加到其中的抑制劑。
5．按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于抑制劑是鹽酸或苯并三唑。
全文摘要
一種防止來(lái)自含鉛銅合金制的管件(3)的鉛污染的方法,包括用含酸洗滌劑(2)化學(xué)處理至少接觸液體的管件部分的步驟(13),由此引起溶出到管件接觸液體部分的表層鉛的侵蝕,以使接觸液體部分的表層除鉛。
文檔編號(hào)B08B9/02GK1214376SQ9811981
公開(kāi)日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1998年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月14日
發(fā)明者杉田伸司, 藤本修, 黑瀨一人, 菅谷哲一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社基茨