本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬除銹防銹封閉劑及制備方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，鋼鐵表面在進(jìn)行涂漆、噴塑或電鍍之前，都要對(duì)鋼鐵表面進(jìn)行磷化、鈍化的預(yù)處理，以提高鋼鐵表面的防銹性和附和力。傳統(tǒng)行業(yè)中使用手工除銹或酸洗除銹。手工除銹是最早應(yīng)用的表面處理方法，用于小面積的部位以及不需要進(jìn)行噴砂處理的地方，它可以去除附著的氧化皮、銹蝕產(chǎn)物以及松散的漆皮和其他雜物。目前，磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜處理廣泛應(yīng)用于汽車、輪船、機(jī)械制造、航空航天及家用電器等產(chǎn)品上。酸洗除銹工藝的酸洗液一般為多種酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氫氟酸等，這些混合酸的腐蝕性很強(qiáng)，同時(shí)具有很強(qiáng)的氧化性、較高的腐蝕介質(zhì)的溫度。鋼材的酸洗除銹處理廣泛地應(yīng)用于冷軋板材坯料及熱軋板材的表面氧化鐵皮的去除，目前酸洗仍是鋼鐵生產(chǎn)和鋼鐵表面處理時(shí)不可或缺的工藝過(guò)程。
手工除銹不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。傳統(tǒng)酸洗處理工藝的采用雖然是目前最普及的除銹方法，但也帶來(lái)如下的一些問(wèn)題：1、大量消耗鋼鐵材料和酸。在酸洗的過(guò)程中，有的主要通過(guò)酸與鐵皮的化學(xué)反應(yīng)，溶解相應(yīng)的金屬氧化物來(lái)除去鐵皮。有的，如使用硫酸進(jìn)行鋼材酸洗時(shí)，還要借助于酸與鋼鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣泡的剝離作用來(lái)除去氧化鐵皮。因此在酸洗過(guò)程中，大量消耗酸是必然的。雖然在酸洗中使用酸洗緩蝕劑可以降低鋼鐵的金屬消耗，但是仍有相當(dāng)量的金屬鐵損失掉。2、可能降低鋼材的物理性能。在酸洗過(guò)程中，金屬鐵和酸之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生氫氣。由于酸洗液中的氫的化學(xué)位高于被酸洗的鋼材中氫的化學(xué)位，生成的氫會(huì)滲入鋼中并積存起來(lái)造成氫脆，從而影響鋼材的機(jī)械性能或以后的加工處理。3、會(huì)帶來(lái)一系列的環(huán)境污染問(wèn)題。采用酸洗工藝對(duì)鋼材或零件進(jìn)行表面處理，由于鋼材的品種、產(chǎn)品的規(guī)格和生產(chǎn)的規(guī)模各不相同，從而造成了在生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)環(huán)境方面有著很大差別。如酸洗槽體的密封、對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕、酸洗車間的通風(fēng)排風(fēng)、酸霧的排出和處理以及污水的處理和排放等方面，處理方法和處理水平相差懸殊。從而會(huì)帶來(lái)許多環(huán)境保護(hù)方面的問(wèn)題，而需要一一加以處理和解決。4、廢酸和鐵鹽的處理問(wèn)題。鋼鐵的酸洗在消耗大量金屬鐵的同時(shí)還產(chǎn)生大量的廢酸液與相應(yīng)的酸和氧化鐵或生成的鐵鹽溶液。為了回收和利用這些廢酸液和鐵鹽，需要較大的投資來(lái)建設(shè)相應(yīng)的回收和處理設(shè)備。特別是對(duì)于一些小型的、小批量的鋼鐵件進(jìn)行酸洗處理時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)酸洗廢液難以集中進(jìn)行處理的情況，一旦發(fā)生直接排放的情況，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
保證質(zhì)量的前提下，盡量減少處理步驟，縮短處理時(shí)間，降低處理成本以及減少處理危害，已成為當(dāng)前鋼鐵表面處理領(lǐng)域中亟待解決的重要課題。同時(shí)，推行環(huán)保生產(chǎn)已成為世界各國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種金屬除銹防銹封閉劑及制備方法，該封閉劑是一種可同時(shí)除油、除銹、磷化、鈍化，高附著力，代替底漆的“六合一”綜合封閉劑。
本發(fā)明的目的之一是提供一種金屬除銹防銹封閉劑，所述除銹防銹封閉劑由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水35.4-56.8份，磷酸45-50份，鋁粉1-1.5份，絡(luò)合劑1.5-2.2份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份。
優(yōu)選地，所述除銹防銹封閉劑還包括催化劑，所述催化劑1.5-2.2份，所述催化劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉或亞硫酸鈉中的任意一種或幾種。
優(yōu)選地，所述絡(luò)合劑為edta。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述金屬除銹防銹封閉劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：先將酒石酸，磷酸二氫鋅，十二烷基苯磺酸鈉，重鉻酸鉀，硝酸鎳分別制備成水溶液，備用；將稱量好的磷酸加入鋁粉攪拌，在攪拌的過(guò)程中依次添加催化劑，絡(luò)合劑，酒石酸水溶液，磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，混勻即可得金屬除銹防銹封閉劑。
優(yōu)選地，所述制備方法包括如下步驟：1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)階段加入催化劑，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
優(yōu)選地，所述步驟3)中，酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加17-25質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述步驟3)中，所述步驟1)中，磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加17-30質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述步驟3)中，所述步驟1)中，十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.4-0.8質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述磷酸加入鋁粉攪拌后加入催化劑，得到反應(yīng)液1。
與傳統(tǒng)除銹工藝相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、傳統(tǒng)表面處理需要多道工序，現(xiàn)改為一道工序完成，可以減少傳統(tǒng)表面處理操作次數(shù)多、清潔繁瑣的過(guò)程，徹底節(jié)省金屬表面處理的材料和人工費(fèi)用。
2、產(chǎn)品無(wú)污染，無(wú)氣味，使用安全可靠，操作過(guò)程不存在排放廢水問(wèn)題，金屬表面處理清洗后，沉淀的殘留不存在液體排放，處理液可重復(fù)使用，適當(dāng)補(bǔ)充原液即可，節(jié)約金屬前處理的成本費(fèi)用，且腐蝕性弱，人體皮膚短時(shí)間接觸用清水清洗即可，無(wú)揮發(fā)性，不易燃，無(wú)特殊氣味，操作絕對(duì)安全。
3、抗沖擊性強(qiáng)，用本產(chǎn)品處理過(guò)的金屬表面完全與保護(hù)層(油漆)高度粘合，具極強(qiáng)抗沖擊性，有較長(zhǎng)時(shí)間防腐防銹壽命，與現(xiàn)有市場(chǎng)上傳統(tǒng)處理產(chǎn)品相比，使用本產(chǎn)品的物體可延長(zhǎng)金屬表面維護(hù)時(shí)間，更上一個(gè)檔次。
4、工作環(huán)境要求低，無(wú)“三廢”排放，操作簡(jiǎn)單。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明研制的封閉劑適用于鋼鐵表面涂裝前處理及生銹鐵件表面除銹處理，室溫下使鋼鐵工件表面去油、除銹、磷化、鈍化一步完成，用后產(chǎn)生高附著力并可代替底漆使用。封閉劑可循環(huán)使用，節(jié)省工時(shí)，節(jié)約電源。2、本封閉劑具有高效節(jié)能、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，適合于局部和戶外大型部件的處理，也可作短期存放的防銹處理。3、本封閉劑不含銅、鉛、錫、鈷、銻、汞、鎘等有害物質(zhì)，不污染環(huán)境。4、本發(fā)明提供了一種新的磷化方法，所得磷化膜有較好的防銹性和附著力。該方法具有工序少，操作簡(jiǎn)單，投資小，能大量節(jié)約人力物力和財(cái)力，對(duì)大型工件也可進(jìn)行處理等優(yōu)越性，該封閉劑性能穩(wěn)定，成膜耐蝕性及附著力均佳。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水35.4份，磷酸45份，鋁粉1份，催化劑1.5份，絡(luò)合劑edta1.5份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為硫酸鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)階段加入催化劑，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍澹玫椒磻?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加17質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加17質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.4質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實(shí)施例2
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水56.8份，磷酸50份，鋁粉1.5份，催化劑2.2份，絡(luò)合劑edta2.2份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)階段加入催化劑，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加25質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加30質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.8質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實(shí)施例3
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水40份，磷酸48份，鋁粉1.2份，催化劑2份，絡(luò)合劑edta1.8份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸氫鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)階段加入催化劑，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加20質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加18.5質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.5質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實(shí)施例4
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水50份，磷酸46份，鋁粉1.1份，催化劑1.8份，絡(luò)合劑1.6份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為亞硫酸鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)階段加入催化劑，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加23.4質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加25質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.6質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實(shí)施例5
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水38份，磷酸46份，鋁粉1.3份，催化劑1.7份，絡(luò)合劑edta1.9份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸鈉和亞硫酸鈉質(zhì)量比1:1混合物。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)階段加入催化劑，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加18.3質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加18質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.7質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實(shí)施例6
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水38份，磷酸46份，鋁粉1.3份，絡(luò)合劑edta1.9份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸鈉和亞硫酸鈉質(zhì)量比1:1混合物。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應(yīng)，得到反應(yīng)液1；
2)向反應(yīng)液1中緩慢加入絡(luò)合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍澹玫椒磻?yīng)液2；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加18.3質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加18質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.7質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實(shí)施例7
本實(shí)施例將進(jìn)一步闡述封閉劑的使用效果。實(shí)施例1-7中所述除銹防銹封閉劑使用效果差距不明顯，僅以實(shí)施例5例舉，其余實(shí)施例相同。
應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例5所述的金屬除銹防銹封閉劑清洗鋼材，鋼材分別為國(guó)標(biāo)gb/t8923.1-2001中所述a級(jí)、b級(jí)、c級(jí)、d級(jí)。清洗方法如下：
a級(jí)(鋼材表面完全覆蓋，粘附的氧化皮，幾乎無(wú)鐵銹)：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時(shí)間2-5分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達(dá)到sa1級(jí)，同時(shí)將鋼材置于室內(nèi)3個(gè)月未見(jiàn)明顯銹痕，防銹效果好。
b級(jí)(鋼材表面已開(kāi)始銹蝕，氧化皮開(kāi)始成片狀脫落)：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時(shí)間5-7分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達(dá)到sa2.5級(jí)，除銹效果好。
c級(jí)(鋼材表面上的氧化皮已銹蝕或可刮除，裸眼可看到輕微銹點(diǎn))：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時(shí)間7-10分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達(dá)到sa3級(jí)，除銹效果好。
d級(jí)(鋼材表面上的氧化皮已銹蝕剝落，裸眼可看到大量銹點(diǎn))：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時(shí)間12-15分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達(dá)到sa3級(jí)，除銹效果好。
實(shí)施例8
應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例5中所述的金屬除銹防銹封閉劑對(duì)g7634、g7724熱軋線材進(jìn)行酸洗，浸泡時(shí)間為15分鐘，常溫，無(wú)需做鈍化處理。按照此方法酸洗的g7634、g7724表面無(wú)氧化鐵皮殘留，外觀呈亮白色。說(shuō)明本發(fā)明的金屬除銹防銹封閉劑可以替代傳統(tǒng)酸洗工序。
實(shí)施例9
本發(fā)明的金屬除銹防銹封閉劑使用方法如下：
使用時(shí)，將生銹的金屬浸泡在本除銹劑中，浸泡時(shí)間為2-30分鐘。
若多次使用，應(yīng)對(duì)除銹劑的濃度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)除銹劑中酸濃度較低時(shí)應(yīng)補(bǔ)加除銹劑，然后再繼續(xù)使用，除銹劑的除銹效果不會(huì)下降。
若除銹劑長(zhǎng)期使用，應(yīng)對(duì)除銹劑先進(jìn)行過(guò)濾，然后再使用，以免影響除銹劑的潔凈度，影響除銹效果。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。