專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能鹽酸酸洗添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵制品及材料表面處理行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能鹽酸酸洗添加劑。
背景技術(shù)：
為實(shí)現(xiàn)鋼鐵制品及材料的防腐、裝飾或其它功能，對(duì)鋼鐵制品或材料的表面進(jìn)行處理是必要的加工手段，而鋼鐵制品或材料在制造、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中常因腐蝕、污染或其它原因等，在鋼鐵表面覆蓋著銹蝕或污垢，因此，對(duì)金屬制品或材料進(jìn)行清洗是表面處理的重要環(huán)節(jié)，清洗質(zhì)量以及效率是決定表面處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鹽酸是常用的表面清洗液，其不僅對(duì)金屬表面的銹蝕具有較強(qiáng)的溶解能力，對(duì)含鈣、鎂之類(lèi)的污垢也有一定的溶解能力。由于鹽酸酸性較強(qiáng)，且具有較大的揮發(fā)性，鹽酸酸洗過(guò)程中常出現(xiàn)“過(guò)蝕”及“酸霧”現(xiàn)象，由此引起鋼鐵制品及材料基體受到腐蝕，不僅浪費(fèi)大量材料和過(guò)量消耗清洗液，并導(dǎo)致產(chǎn)生的氫向金屬基體內(nèi)部滲透產(chǎn)生“氫脆”現(xiàn)象而影響材料的性能，也會(huì)因酸霧逸出導(dǎo)致車(chē)間空氣質(zhì)量受到影響。為避免上述現(xiàn)象，鹽酸酸洗過(guò)程中需要加入酸洗緩蝕劑，比較有代表性的鹽酸酸洗緩蝕劑有含氮化合物(如單胺、二胺、酰胺、雜環(huán)芳香胺)、醛類(lèi)(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。上述緩蝕劑主要是利用分子結(jié)構(gòu)中氮、磷、硫等為中心原子的極性基團(tuán)與金屬表面原子形成配位鍵而發(fā)生化學(xué)吸附，從而在金屬表面形成一層單分子保護(hù)膜，阻止鹽酸中氫離子與金屬基體接觸發(fā)生置換反應(yīng)，由此達(dá)到緩蝕的目的，同時(shí)還因金屬物質(zhì)與氫離子發(fā)生置換反應(yīng)的減少而降低了氫氣的產(chǎn)生量，也達(dá)到了降低鹽酸酸霧產(chǎn)生的目的。
目前所應(yīng)用的鹽酸緩蝕劑雖具有較高的緩蝕效率，但普遍存在著以下缺點(diǎn)1)功能單一，需多個(gè)品種配合使用才可達(dá)到清洗所要求的緩蝕、抑霧、促進(jìn)溶解的功能；2)毒性較大，使用過(guò)程中存在安全問(wèn)題；3)分子結(jié)構(gòu)中存在著植物營(yíng)養(yǎng)元素，排放后可能引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化；4)清洗完畢后不具備防銹的能力，裸露出來(lái)的金屬基體很容易在空氣中被氧化而再次產(chǎn)生銹蝕，不利于后續(xù)表面處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用表面活性物質(zhì)與活性陰離子之間的協(xié)同作用，提供一種具有緩蝕、抑霧、促進(jìn)溶解及防銹等多種功能的添加劑，便于在鹽酸酸洗過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高效、清潔、環(huán)保的清洗效果，使得被清洗的金屬具有較高的光潔度及抗氧化能力，便于后續(xù)表面處理。
鋼鐵制品及材料表面的銹蝕組成十分復(fù)雜，但其成分主要是FeO、Fe2O3、Fe3O4等鐵的氧化物，用鹽酸清洗鋼鐵制品及材料時(shí)，與表面的銹蝕主要發(fā)生以下反應(yīng)1)2)3)當(dāng)鹽酸與金屬基體接觸時(shí)，也會(huì)發(fā)生如下腐蝕反應(yīng)4)當(dāng)清洗完畢后，裸露出來(lái)的金屬基體具有較高的活性，與空氣中的氧接觸會(huì)發(fā)生如下一系列反應(yīng)5)6)7)8)9)5)～9)即為鋼鐵銹蝕的化學(xué)反應(yīng)原理，但只要阻止反應(yīng)5)的發(fā)生，則可避免后續(xù)6)～9)的腐蝕反應(yīng)。
本發(fā)明所提供的多功能鹽酸酸洗添加劑是為了加快在清洗過(guò)程中的1)～3)反應(yīng)，而同時(shí)抑制4)反應(yīng)的發(fā)生，清洗完畢后吸附在金屬表面的分子層也能抑制反應(yīng)5)的發(fā)生。為了滿足鋼鐵制品及材料鹽酸酸洗過(guò)程高效、清潔、環(huán)保及清洗后防銹的要求，利用表面活性物質(zhì)與活性陰離子之間的協(xié)同吸附作用，在被清洗的鋼鐵制品及材料表面形成穩(wěn)定的單分子層，提供一種具有緩蝕、抑霧、促進(jìn)溶解及防銹等多功能的多功能鹽酸酸洗添加劑。
本發(fā)明所提供的多功能鹽酸酸洗添加劑采用聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)以及活性陰離子為主要成分，以絡(luò)合劑為輔助成分進(jìn)行組合而成，上述物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中不含N、P、S等元素，也無(wú)毒害性成分，實(shí)現(xiàn)使用過(guò)程中安全與環(huán)保的要求。
本發(fā)明的技術(shù)原理在于利用了聚氧乙烯醚表面活性物質(zhì)與活性陰離子的協(xié)同吸附作用，在金屬基體表面發(fā)生化學(xué)吸附而形成穩(wěn)定的單分子膜，阻止酸洗液中的氫離子與金屬基體接觸，減少氫氣的產(chǎn)生并達(dá)到緩蝕、抑霧的目的。本發(fā)明產(chǎn)品中采用的聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中帶有以氧為中心原子的極性基團(tuán)以及烷基非極性基團(tuán)，是性能良好的表面活性劑，具有很好的潤(rùn)濕、起泡、滲透作用，與銹蝕的金屬接觸后能夠迅速滲透到銹蝕層下的金屬基體表面，并對(duì)金屬表面起到潤(rùn)濕的作用，但由于這類(lèi)表面活性物質(zhì)屬于非離子型表面活性劑，與金屬表面原子結(jié)合力不強(qiáng)，形成吸附層不牢固，雖有一定的緩蝕效果，但并不太理想，雖然聚氧乙烯醚具有較強(qiáng)的起泡能力，可在清洗液表面形成一層致密的泡沫層以阻止鹽酸酸霧的逸出，但由于清洗過(guò)程中產(chǎn)生了大量的氫氣，也無(wú)法抑制鹽酸酸霧隨同氫氣一起逸出，因此也難達(dá)到較好的抑霧效果，而活性陰離子成分加入后，能夠顯著地提高聚氧乙烯醚分子在金屬基體表面吸附的穩(wěn)定性，可起到穩(wěn)定單分子吸附層的作用，從而產(chǎn)生明顯的協(xié)同吸附作用，由此阻止金屬與氫離子接觸。
本發(fā)明所述的聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)是指與環(huán)氧乙烷加成數(shù)在9～15的聚氧乙烯烷基酚醚 活性陰離子是指I-、Br-等，在實(shí)際的配方中引入活性陰離子的化學(xué)品為其鉀鹽或鈉鹽，絡(luò)合劑為不含N、S、P的檸檬酸根，實(shí)際引入檸檬酸根的物質(zhì)為檸檬酸或其堿金屬鹽類(lèi)物質(zhì)，檸檬酸根與溶液中的Fe2+、Fe3+等游離金屬離子的絡(luò)合常數(shù)分別為15.5和25.0，可優(yōu)先與Fe3+形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，促進(jìn)表面銹蝕的溶解，并同時(shí)降低在清洗液中游離Fe2+、Fe3+濃度，加快表面氧化物的溶解。
本發(fā)明的具體配方為聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)1～10％
活性陰離子成分20～45％絡(luò)合劑5～15％水余量。
優(yōu)選配方之一是聚氧乙烯仲辛酚醚-123％，碘化鉀30％，檸檬酸6％，水余量。
優(yōu)選配方之二是聚氧乙烯仲辛酚醚-94％，溴化鈉30％，檸檬酸鈉4％，水余量。
將上述配方的添加劑與工業(yè)用鹽酸按照1∶100的比例配成清洗液。
在實(shí)際使用時(shí)，鹽酸為18～25％的工業(yè)原酸，每噸原酸溶液中添加本品1％，即可滿足工業(yè)清洗所需要的緩蝕、抑霧、促進(jìn)溶解和防銹的作用。
本發(fā)明實(shí)施后的有益效果是1、具有緩蝕、抑霧、促進(jìn)銹蝕溶解及清洗后防銹的功能，可滿足鋼鐵制品鹽酸清洗多方面的需求，特別是清洗后的防銹功能，有利于金屬制品的后續(xù)表面處理；2、酸溶反應(yīng)被抑制后，產(chǎn)生氫氣量少，可抑制“氫脆”現(xiàn)象的發(fā)生；3、產(chǎn)品配方中不含有N、P、S等成分，完成清洗工作后，廢液對(duì)水環(huán)境不會(huì)引起富營(yíng)養(yǎng)化的影響，也不會(huì)因厭氧還原而釋放出S2-等毒害性物質(zhì)；4、產(chǎn)品配方中各組分均屬低毒或無(wú)毒，可滿足清洗工作中安全的要求，對(duì)操作人員的身體健康不造成威脅；具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的效果，結(jié)合以下實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下這些例子。
實(shí)施例1聚氧乙烯仲辛酚醚-94％溴化鈉30％檸檬酸鈉5％水余量。
使用時(shí)取上述配方的產(chǎn)品與20％左右的鹽酸配成1∶100的清洗液，清洗帶鋼產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)試用，緩蝕率為98.1％，抑霧率為92.5％，提高清洗速度22％，清洗出來(lái)的帶鋼放置5小時(shí)不產(chǎn)生銹斑。
實(shí)施例2聚氧乙烯仲辛酚醚-1010％碘化鉀45％檸檬酸鉀15％水余量。
使用時(shí)取上述配方的添加劑與25％鹽酸按照1∶100的比例配成清洗液，清洗五金制品，經(jīng)過(guò)試用，緩蝕效率達(dá)到97.7％，抑霧率為95.6％，提高清洗速度27％，清洗處理的五金制品放置12小時(shí)不產(chǎn)生銹斑。
實(shí)施例3聚氧乙烯仲辛酚醚-123％碘化鉀30％檸檬酸6％水余量。
使用時(shí)取上述配方的產(chǎn)品與20％左右的鹽酸配成1∶100的清洗液，清洗角鋼構(gòu)件，經(jīng)過(guò)試用，緩蝕率達(dá)到98.5％，抑霧率為90.6％，提高清洗速度25％，清洗出來(lái)的角鋼構(gòu)件放置6小時(shí)不產(chǎn)生銹斑。
實(shí)施例4聚氧乙烯仲辛酚醚-1410％溴化鉀20％檸檬酸鉀15％水余量。
使用時(shí)取上述配方的產(chǎn)品與25％左右的鹽酸配成1∶100的清洗液，清洗帶鋼試片，經(jīng)過(guò)試用，緩蝕率達(dá)到96.8％，抑霧率達(dá)到93.7％，提高清洗速度29％，清洗出來(lái)的帶鋼試片放置8小時(shí)不產(chǎn)生銹斑。
實(shí)施例5聚氧乙烯仲辛酚醚-155％溴化鈉30％檸檬酸鈉8％水余量。
使用時(shí)取上述配方的產(chǎn)品與20％左右的鹽酸配成1∶100的清洗液，清洗帶鋼試片，經(jīng)過(guò)試用，緩蝕率達(dá)到98.7％，抑霧率達(dá)到91.7％，提高清洗速度25％，清洗出來(lái)的帶鋼試片放置6小時(shí)不產(chǎn)生銹斑。
權(quán)利要求
1.一種多功能鹽酸酸洗添加劑，其特征在于該添加劑由聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)、活性陰離子、絡(luò)合劑和水組成，配方組成如下聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)1～10％活性陰離子成分20～45％絡(luò)合劑5～15％水余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能鹽酸酸洗添加劑，其特征在于上述聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)是指與環(huán)氧乙烷加成數(shù)在9～15的聚氧乙烯烷基酚醚 活性陰離子是指I-、Br-，在實(shí)際的配方中引入活性陰離子的化學(xué)品為其鉀鹽或鈉鹽中的一種，絡(luò)合劑為不含N、S、P的檸檬酸及其堿金屬鹽類(lèi)物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能鹽酸酸洗添加劑，其特征在于優(yōu)選配方是聚氧乙烯仲辛酚醚-123％，碘化鉀30％，檸檬酸6％，水余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多功能鹽酸酸洗添加劑，其特征在于優(yōu)選配方是聚氧乙烯仲辛酚醚-94％，溴化鈉30％，檸檬酸鈉5％，水余量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能鹽酸酸洗添加劑，其特征在于實(shí)際使用時(shí)，將上述配方的添加劑與工業(yè)用鹽酸按照1∶100的比例配成清洗液。
全文摘要
本發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種多功能鹽酸酸洗添加劑，該添加劑由聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)、活性陰離子、絡(luò)合劑和水組成，配方組成如下聚氧乙烯醚類(lèi)表面活性物質(zhì)1～10％，活性陰離子成分20～45％，絡(luò)合劑5～15％，水余量；該添加劑具有緩蝕、抑霧、促進(jìn)溶解及防銹的功能，本發(fā)明利用表面活性劑與活性陰離子之間存在的協(xié)同吸附作用，在金屬基體表面能夠形成穩(wěn)定的單分子吸附層，實(shí)現(xiàn)酸洗過(guò)程中的緩蝕及清洗后防銹的作用；利用表面活性劑在清洗液表面形成的泡沫及緩蝕抑制氫氣產(chǎn)生達(dá)到抑霧及防止“氫脆”現(xiàn)象；添加劑配方中所有組分低毒及無(wú)毒，使用后的殘液不會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化及厭氧產(chǎn)生S2－等毒害性物質(zhì)，并保證了酸洗操作過(guò)程中的安全性。
文檔編號(hào)C23G1/06GK1974852SQ20061012424
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者湯兵, 王靜 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)