專利名稱：用濃鹽酸或濃硫酸除去鋼鐵器件上的鐵銹的新方法
用濃鹽酸或濃硫酸除去鋼鐵器件上的鐵銹的新方法 鹽酸或硫酸是工業(yè)上傳統(tǒng)的鋼鐵除銹劑。價(jià)格便宜，供應(yīng)充足。但有以下缺點(diǎn)
1、 鹽酸或硫酸在除銹時(shí)，會(huì)與鋼材本身作用產(chǎn)生大量氫氣泡，將酸帶入空中形成酸霧，嚴(yán)重地污染 空氣；
2、 鹽酸或硫酸腐蝕金屬表面使其粗糙，使進(jìn)一步加工增加困難；
3、 前兩項(xiàng)缺點(diǎn)使酸消耗增多，除銹成本增高。
本發(fā)明為徹底地防止以上缺點(diǎn)的發(fā)生，提供了用濃鹽酸或濃硫酸除去鋼鐵器件上的鐵銹的新方法。
一、 與本發(fā)明有關(guān)的參考文獻(xiàn)
近代技術(shù)上為鐵除銹與防銹提出了許多方法。與本發(fā)明有關(guān)的方法如用磷酸尿除銹，見(jiàn)東德專利 Ger(East)D、 D、 152, 940。用磷酸尿、鹽酸尿與硫酸的混合溶液除銹，如波蘭專利P、 L、 PL、 171, 175。 這些專利技術(shù)是對(duì)鋼鐵器件除銹與磷化同時(shí)進(jìn)行。
單用鹽酸尿或硫酸尿來(lái)除銹，未見(jiàn)諸報(bào)道。而向濃鹽酸中加入尿素；或濃硫酸中加入尿素或硫酸銨， 制成除銹液，然后不斷補(bǔ)充濃鹽酸或濃硫酸來(lái)除去鋼鐵上的銹，并防止形成酸霧，防止器件被腐蝕，減少 鹽酸或硫酸的消耗，則從未見(jiàn)諸文獻(xiàn)。
二、 本發(fā)明的基本原理
本發(fā)明向濃鹽酸，或濃硫酸中加入尿素，或向濃硫酸中加入硫酸銨，來(lái)除鋼鐵器件上的銹，其合成反 應(yīng)分別為
(NH2) 2 C0+HCL # (NH2) 2 C0 HCL (1 )
(NH2) 2 C0+H2S04 ^ (NH2) 2 CO H2S04 ( 2 )
(NH4) 2 S04+H2S04 # 2NH4HS04 ( 3 )
除銹反應(yīng)分別為
6 (NH2) 2C0 HCL+Fe203 — 6 (NH2) 2 CO+2Fe2 (S04) 3+3H20 ( 4 )
3 (NH2) 22CO H2S04+Fe203 ~> Fe2 (S04) 3+3H20+3 (NH2) 2C0 ( 5 )
6NH4HS04+Fe203 ~> Fe2 (S04) 3+3 (NH4) 2S04+3H20 ( 6 )
從以上反應(yīng)(1) 、 (4)來(lái)看，在合成除銹劑時(shí)加入的尿素，在除銹時(shí)又從
(冊(cè)2)2 CO HCL中游離出來(lái)，而除銹消耗的只是濃鹽酸。同樣從反應(yīng)(2) 、 (5)來(lái)看，除銹消耗的只是
硫酸，尿素被游離。從(3)、 (6)可看出除銹消耗的也只是硫酸，而硫酸銨并不消耗。由此可見(jiàn)，用鹽
酸尿、硫酸尿、硫酸-硫酸銨組合這三種除銹方法，實(shí)際上是用鹽酸或硫酸除銹法。因?yàn)槌P時(shí)，當(dāng)配制
成的除銹液中的復(fù)合型除銹劑按反應(yīng)式(4) 、 (5)、 (6)消耗到差不多時(shí)，只須補(bǔ)充加入濃鹽酸或濃
硫酸，它們就會(huì)與游離出的尿素或硫酸銨按反應(yīng)式U) 、 (2)、 (3)結(jié)合成復(fù)合型除銹劑，除銹反應(yīng)
就繼續(xù)加快進(jìn)行。所以在整個(gè)除銹過(guò)程中分階段地補(bǔ)充濃鹽酸或硫酸，而最初加入的尿素或硫酸銨將永遠(yuǎn)保留下來(lái)，交替地以游離或復(fù)合態(tài)存在。由于尿素或硫酸銨的存在，使除銹溶液中在補(bǔ)充濃酸后，絕大部 分仍以復(fù)合物或酸式鹽形式出現(xiàn)，而游離酸的濃度在任何時(shí)刻都保持很低，而只能由反應(yīng)式(l)、 (2)、 (3)向右移動(dòng)來(lái)補(bǔ)充。低濃度強(qiáng)酸會(huì)優(yōu)先與鐵銹反應(yīng)，而不腐蝕鐵本身。 即Fe+2HC1 —H2+2FeCL2
Fe+H2S04 —H2+FeS04
將很少發(fā)生。這樣鋼材不被腐蝕，氫氣不發(fā)生，不產(chǎn)生氣泡，就阻止了酸霧形成，減少了鹽酸或硫酸的消 耗。
我們強(qiáng)調(diào)一個(gè)"濃"字，因?yàn)榘捶磻?yīng)機(jī)理，用濃酸并不加大游離酸的濃度。而補(bǔ)充濃酸使除銹液的總 體積膨脹不會(huì)太快、太大，濃度不會(huì)降低太稀，而無(wú)法繼續(xù)使用，使尿素和硫酸銨充分發(fā)揮其作用。
在補(bǔ)充濃酸時(shí)，可隨時(shí)用PH試紙測(cè)除銹液的PH。當(dāng)PH升至l. 0-2. 0時(shí)，即補(bǔ)充濃酸。
用此新方法時(shí)，為了增加效果須加入一些非離子型表面活性劑及抗蝕劑。本發(fā)明所用的非離子型表面 活性劑為椰油、酸烷基酰胺；抗蝕劑為苯并三(氮)唑。若要求不再長(zhǎng)銹時(shí)，可立即泡入磷酸一一硫尿防 銹液中，即形成防銹磷化膜。用此新方法先除銹，再上保護(hù)膜，比除銹與成膜同時(shí)進(jìn)行消耗的價(jià)值昂貴的 防銹液可減少至最小程度。最適用于涂漆與噴漆前鋼鐵器材表面上的除銹與防銹。
因?yàn)槟蛩?、硫酸銨、鹽酸、硫酸均無(wú)毒，除銹廢液排放后，可改良土壤。本發(fā)明無(wú)二次污染問(wèn)題。
三、本發(fā)明的實(shí)施步驟
方法一、用向鹽酸中加入尿素制成除銹液，然后再不斷補(bǔ)充濃鹽酸來(lái)除銹
a、 向除銹池中放入4-8N的鹽酸；
b、 向此4-8N的鹽酸中加入與HCL等當(dāng)量的尿素；
c、 再加入O. P/。的非離子型表面活性劑，必要時(shí)加少量抗蝕劑；
d、 除銹開(kāi)始將帶銹件浸入池中除銹；
e、 當(dāng)除銹的速度變慢，除銹液的ra從0.5上升到2. 0時(shí)，補(bǔ)充加入最濃的鹽酸，加入的酸量為a步用 于配制4-8N鹽酸所用濃鹽酸總量的l/3-l/2;
f、 除銹繼續(xù)進(jìn)行；
g、 重復(fù)e-f的操作過(guò)程， 一次又一次地補(bǔ)充濃鹽酸，不斷地進(jìn)行除銹；
h、 當(dāng)從e-f的操作重復(fù)多少次后，除銹池中的溶液體積變得太大，濃度變得太稀、并且太臟時(shí)，將其 就地排放；
i、 繼續(xù)開(kāi)始a-i的除銹步驟。
方法二、向硫酸中加入尿素配成除銹液，然后不斷補(bǔ)充98y。左右的濃硫酸，用于除去鐵銹
a、 將9W的濃硫酸與尿素按等克分子比混合制成固體的硫酸尿；
b、 用此制出的硫酸尿溶于水中，配制成2-6N硫酸尿除銹液；c、 加入0.1%的非離子型表面活性劑；
d、 除銹開(kāi)始，并不斷進(jìn)行；
e、 當(dāng)除銹液的PH值由0.5上升到1. 0-2. 0時(shí)，補(bǔ)充加入98%的濃硫酸。補(bǔ)充的酸量為l步制硫酸尿時(shí)所 用98%濃硫酸的1/3-1/2;
f、 除銹繼續(xù)進(jìn)行；
g、 重復(fù)e-f步驟， 一次又一次補(bǔ)充濃硫酸，并不斷除銹；
h、 當(dāng)除銹池中溶液的體積變得太大，濃度變得太稀，太臟時(shí)，將其就地排放；
i、 重新開(kāi)始a-h的步驟。
方法三、用硫酸與硫酸胺組合成除銹液，然后不斷補(bǔ)充濃硫酸來(lái)除去鐵銹的方法
a、 取等克分子的98%硫酸與硫酸銨，將琉酸銨慢慢加入硫酸中攪拌，制出固體的NH4HS04,'
b、 將制出的硫酸氫銨配成2-6N的水溶液；
c、 加入o.iy。的非離子型表面活性劑；
d、 除銹開(kāi)始，并不斷進(jìn)行；
e、 當(dāng)除銹速度減慢，除銹液的ra由0.5上升到1. 0-2. 0時(shí)，補(bǔ)充加入98%的濃硫酸。加入的量為a步制 硫酸氫銨所用98'/。硫酸總量的1/3-1/2;
f、 除銹繼續(xù)進(jìn)行；
g、 重復(fù)e-f的步驟多少次后，當(dāng)溶液的體積變得太大，濃度變得太稀，并太臟時(shí)，就地排放；
h、 重新開(kāi)始a-g的步驟。
四、 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 以上三種方法的優(yōu)點(diǎn)在于
a、 除鐵銹時(shí)消耗的只是濃鹽酸或濃硫酸，尿素或硫酸銨并不消耗；
b、 除鐵銹時(shí)，除銹液不腐蝕鐵，只除鐵銹；
c、 因?yàn)槌P液不與鋼鐵本身作用，所以不產(chǎn)生氫氣泡。不會(huì)將酸帶入空氣中造成酸霧，污染環(huán)境；
d、 因?yàn)殇撹F本身不被腐蝕，所以除銹后器件表面光潔，有利于進(jìn)一步加工。如電鍍、噴漆等；
e、 因?yàn)椴慌c鐵作用，并且無(wú)酸霧產(chǎn)生，所以除銹時(shí)酸耗大大降低；
f、 因?yàn)槟蛩?、硫酸銨巿場(chǎng)上均易購(gòu)得，所以本方法原料供應(yīng)方便；
g、 尿素、硫酸銨、硫酸氫銨均無(wú)毒，所以沒(méi)有二次污染問(wèn)題。
所以本方法所提供的三種除去鋼鐵器件上的鐵銹的方法是效果好、無(wú)污染、成本低、搡作簡(jiǎn)便的先 進(jìn)方法。
五、 以下是本新方法的實(shí)施例 實(shí)施例一取尿素60克加入12N的鹽酸75ml，用水稀釋到2S0至300ml。再加入適量的非離子型表面活性劑及抗蝕 劑?；旌暇鶆蚝?，室溫下放入帶銹鋼鐵片，無(wú)氣泡產(chǎn)生，無(wú)刺激味。攪拌1-2分鐘，薄銹除盡。半小時(shí)， 厚銹除盡。洗后，干燥，表面光滑，呈灰白色。
向此溶液中加入25g鐵銹(Fe203 ),攪拌一小時(shí)后，F(xiàn)e203仍有殘余。此時(shí)放入帶銹鐵片，薄銹20分鐘 也除不盡。向此溶液中補(bǔ)加12N鹽酸30ml，殘銹完全除盡。鐵片上薄銹在2分鐘內(nèi)完全除盡。除銹時(shí)無(wú)氣泡 發(fā)生。
實(shí)施例二
步驟與實(shí)施例一完全相同，改用尿素90克，濃鹽酸(12N的)125ml， 1-2分鐘，薄銹鐵片呈光潔表面， 約20分鐘，鐵管上厚銹除盡，無(wú)氣泡與酸霧產(chǎn)生。 實(shí)施例三
比重1.84的濃硫酸100克，加入尿素60克，攪勻，即成白色固體的尿素硫酸加合物。冷卻后加水溶解 制成1000ml溶液，加入表面活性劑及抗蝕劑。加入帶銹件，如實(shí)施例一，l-2分鐘，薄銹除盡過(guò)程中無(wú)氣 泡、酸霧產(chǎn)生。
取此除銹液500ml，加入Fe203 25g,攪拌一小時(shí)后仍有Fe203殘余。補(bǔ)充加入98y。濃硫酸40g,殘留FeO完 全溶解。l-2分鐘內(nèi)將投入的帶薄銹鐵片上的銹完全除盡，無(wú)氣泡發(fā)生。 實(shí)施例四
實(shí)施步驟同實(shí)驗(yàn)三
用硫酸銨126克，慢慢撒入比重1.84的濃硫酸100g中，冷卻后加水制成1000ml溶液，加入表面活性劑 及抗蝕劑，再加入帶銹片。如實(shí)施例三，薄銹l-2分鐘，厚銹約半小時(shí)除盡。除銹過(guò)程中不產(chǎn)生氣泡，酸 霧。
實(shí)施例五
取實(shí)施例四所用的硫酸氫銨除銹液500ml，加入FeA13g,攪拌，半小時(shí)后尚有Fez03殘余。補(bǔ)充加98% 濃硫酸30g,攪拌，投入薄銹鐵片后，無(wú)氣泡產(chǎn)生，無(wú)刺激味。1-2分鐘后銹完全除盡 實(shí)施例六
85。/。的磷酸320g,硫尿80克?；旌舷♂尩?200-1400ml,加入O. 1%的表面活性劑及少量抗蝕劑，將用實(shí) 施例一、二、三、四、五中除過(guò)銹的鋼片投入其中攪拌。室溫下半小時(shí)或攝氏80度，2分鐘取出干燥；各 鋼鐵片上均生成一層防銹膜。將其放在潮濕空氣之中，兩個(gè)月不生銹； 一般氣候條件下一年不生銹；水中 浸泡200小時(shí)，不生銹；5%鹽水中浸泡90小時(shí)不生銹。
實(shí)施例七
取固體硫酸氫銨115克，溶于500ml水中，加少量非離子表面活性劑及抗蝕劑；室溫下，投入帶薄銹鐵
6片，攪拌l-2分鐘，銹除盡。投入帶厚銹鐵片，攪拌一小時(shí)，銹除盡。加入Fe^ 25g,攪拌半小時(shí)后再投 入帶銹鐵片，20分鐘銹除不盡。加入98 4硫酸20m1,攪拌均勻，l-2分鐘后薄銹除盡；半小時(shí)后厚銹除盡。 無(wú)氣泡發(fā)生，無(wú)刺激味。
權(quán)利要求
對(duì)所發(fā)明的用濃硫酸或濃鹽酸除鋼鐵材料上的鐵銹的新方法，請(qǐng)求以下條款所包括的技術(shù)專利權(quán)。1、用濃鹽酸除鐵銹的全部技術(shù)，其重點(diǎn)為(1)、所用于除銹的鹽酸濃度為4-8N；(2)、4-8N的除銹用鹽酸中，加入與HCL等當(dāng)量的尿素；(3)、除銹進(jìn)行中，若除銹液的PH升到1.0-2.0時(shí)，補(bǔ)充加入濃鹽酸。補(bǔ)充的濃鹽酸的濃度能夠采用到的最濃的鹽酸。每次補(bǔ)充濃鹽酸的量最好為配制除銹液時(shí)用量的1/3-1/2。其中不含尿素；(4)、在含尿素的4-8N的鹽酸中，因使用時(shí)間太長(zhǎng)，總體積變得太大與太臟時(shí)，將其排放，換上所配制的新的4-8N的鹽酸除銹液；(5)、4-8N的鹽酸除銹液中加入少量非離子型表面活性劑及抗蝕劑的技術(shù)。
1、 用濃鹽酸除鐵銹的全部技術(shù)，其重點(diǎn)為(1) 、所用于除銹的鹽酸濃度為4-8N;(2) 、 4-8N的除銹用鹽酸中，加入與HCL等當(dāng)量的尿素；(3) 、除銹進(jìn)行中，若除銹液的PH升到1.0-2.0時(shí)，補(bǔ)充加入濃鹽酸。補(bǔ)充的濃鹽酸的濃度能夠采用到 的最濃的鹽酸。每次補(bǔ)充濃鹽酸的量最好為配制除銹液時(shí)用量的1/3-1/2。其中不含尿素；(4) 、在含尿素的4-8N的鹽酸中，因使用時(shí)間太長(zhǎng)，總體積變得太大與太臟時(shí)，將其排放，換上所配 制的新的4-8N的鹽酸除銹液；(5) 、 4-8N的鹽酸除銹液中加入少量非離子型表面活性劑及抗蝕劑的技術(shù)。
2、 用濃硫酸除鋼鐵材料上的鐵銹的全部新技術(shù)，其重點(diǎn)在于(1) 、正在用于除銹的硫酸濃度為2-6N;(2) 、 2-6N的硫酸除銹液中始終含有與H2S04等當(dāng)量的尿素或硫酸銨；(3) 、除銹進(jìn)行中，若除銹液的PH上升到1.0-2.0時(shí)，即補(bǔ)加98%左右的濃硫酸。每次補(bǔ)充的量是開(kāi)始 配制2-6N硫酸除銹液時(shí)用量的l/3-l/2。補(bǔ)充用的濃硫酸中不含尿素或硫酸銨；(4) 、當(dāng)不斷補(bǔ)充濃硫酸及不斷除銹，使2-6N硫酸除銹液的總體積變得太大及很臟時(shí)，將其排放；(5) 、向2-6N硫酸除銹液中加入少量非離子型表面活性劑及抗蝕劑的技術(shù)。
3、 如實(shí)施例六所提供的先用上述三種新的除銹法，將鋼鐵表面的銹除盡后，再用磷酸一硫尿混合液 浸泡，以防止除銹后的鋼材再生銹的技術(shù)。
4、 實(shí)施例七所提供的，首先用固體硫酸氫銨配制除銹液，開(kāi)始除銹。然后再階段性地一次又一次地 補(bǔ)充濃硫酸，以繼續(xù)除銹的技術(shù)，及與此有關(guān)的技術(shù)。以上共四大條十二款。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用濃鹽酸或濃硫酸除去鋼鐵器件上的鐵銹的新方法。向鹽酸或硫酸中加入尿素，或向硫酸中加入硫酸銨，用來(lái)除去鋼鐵上的銹。消耗的只是鹽酸或硫酸，尿素或硫酸銨不消耗，但起著防止酸霧發(fā)生，減少酸對(duì)鐵本身腐蝕的抑制劑作用。在酸消耗到差不多時(shí)，一次次地補(bǔ)充濃鹽酸或濃硫酸，除銹就不斷地進(jìn)行。此方法無(wú)酸霧污染，酸耗少，除銹的鋼鐵不被損壞，操作簡(jiǎn)便。將古老的鹽酸或硫酸除銹法變成最先進(jìn)的新方法。若將此法除銹后的元件浸入磷酸-硫脲除銹液中，即在其表面生成一層防銹磷化膜，可使防銹劑用量減至最小，降低防銹成本。
文檔編號(hào)C23G1/08GK101451244SQ200710150668
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者沈家駒, 沈履意 申請(qǐng)人:沈家駒