專利名稱：水基金屬清洗劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬磷化、涂裝、電鍍和熱浸鍍等工藝的前處理技術(shù)領(lǐng)域，提供一種高效節(jié)能環(huán)保的水基金屬清洗劑，尤其屬于碳鋼前處理表面清洗技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于金屬表面前處理的質(zhì)量直接影響涂裝或涂鍍材料與金屬基體材料的結(jié)合力和其涂層的完整性，所以，我們對(duì)金屬表面前處理工藝技術(shù)要求十分嚴(yán)格。經(jīng)過涂裝或涂鍍前處理的金屬表面應(yīng)達(dá)到下述要求1)表面無油污；幻無多余殘留異物；；3)無銹跡和氧化皮膜；4)表面達(dá)到一定的粗糙程度力)表面干燥、無水分，無灰塵；6)顯露金屬基體并呈現(xiàn)活化狀態(tài)。
目前，國(guó)內(nèi)外金屬前處理技術(shù)通常采用堿性除油，其中包括化學(xué)堿洗除油和電解堿洗除油，而后用弱酸溶液對(duì)堿性殘液進(jìn)行中和處理，之后對(duì)金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行清水漂洗，最后把金屬結(jié)構(gòu)件放入酸洗池中進(jìn)行酸洗除銹。而在酸洗過程中，由于酸洗液的強(qiáng)揮發(fā)性，即使生產(chǎn)環(huán)境開窗通風(fēng)，并使用強(qiáng)排風(fēng)裝置，也是效果甚微，其揮發(fā)出的大量酸霧，嚴(yán)重影響了車間其它設(shè)備的使用壽命，使設(shè)備維護(hù)的費(fèi)用不斷增加，同時(shí)又對(duì)操作工人的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。
隨著金屬前處理技術(shù)的不斷發(fā)展，最近幾年也先后出現(xiàn)了能夠除油除銹同步完成的水基金屬表面清洗劑，如 CN101440495A、CN101492823A, CNlOl 165210A、CN1055961A 等都公開了一種酸性的水基金屬清洗劑，能夠在同一溶液中除油、除銹同步進(jìn)行，但是由于配方和各成分含量比重的缺陷，導(dǎo)致金屬表面處理時(shí)消耗大量的清洗劑，而最終的清洗效果不夠理想，其處理速度也相對(duì)過慢。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中水基金屬清洗劑存在的各種缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種高效環(huán)保的水基金屬清洗劑，其能夠在無需加熱的常溫狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)在同一酸性溶液中，金屬表面除油、除銹的同步進(jìn)行，且節(jié)省原料、處理速度快、清洗效果良好。
本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑配方為工業(yè)鹽酸190_220g/L、磷酸1. 7-8. 5g/L、 草酸l_5g/L或酒石酸l_5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 1-2. 2g/L或十二烷基硫酸鈉SDS 1. 5-2g/L、平平加0-150. 6-1. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-92-2. 3g/L。優(yōu)選地， 本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑優(yōu)選配方為工業(yè)鹽酸190-220g/L、磷酸1.7-8. 5g/L、草酸l_5g/L、十二烷基硫酸鈉SDS 1.5-2g/L、平平加0-150. 6-1. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚 AE0-92-2. 3g/L0
優(yōu)選地，本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑優(yōu)選配方為工業(yè)鹽酸208.8g/L、磷酸 5. lg/L、草酸3g/L或酒石酸3g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 2g/L或十二烷基硫酸鈉 SDS 1. 8g/L、平平加0-151. 5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-92. 2g/L。1. 7-8. 5g/L，可以有效的防止水基金屬清洗劑清洗處理后金屬表面暗淡，發(fā)黑掛灰的現(xiàn)象， 提高了金屬表面的光澤度。
當(dāng)本發(fā)明提供的酸性水基金屬清洗劑與金屬表面的銹跡、氧化膜發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)在清洗劑中生成狗2+和狗3+，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，清洗劑中的!^2+和!^3+不斷增多，嚴(yán)重影響了酸性清洗劑的除銹速度。由于本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑中包含適量的有機(jī)酸，使其濃度控制在l_5g/L，有機(jī)酸與清洗劑中的!^2+和!^3+生成一種有機(jī)酸鐵陰離子絡(luò)合物，此絡(luò)合物易溶于水，有效的控制了水基金屬清洗劑中狗2+和!^3+的濃度，加快了酸洗除銹速度，延長(zhǎng)了本發(fā)明水基金屬清洗劑的使用壽命。
優(yōu)選地，有機(jī)酸為草酸或酒石酸，濃度控制在l_5g/L。
工業(yè)鹽酸、磷酸、草酸或酒石酸配制成本發(fā)明水基金屬清洗劑的基礎(chǔ)溶液。
按上述配方，在酸性基礎(chǔ)溶液中加入非離子表面活性劑平平加0-15，使之濃度控制在0. 6-1. 6g/L，加入非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，使之濃度控制在 2-2. 3g/L，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 1-2. 2g/L或者十二烷基硫酸鈉SDS1. 5_2g/ L，其中AES和SDS兩種陰離子表面活性劑擇其一添加。優(yōu)選地，選擇陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS進(jìn)行添加，使其濃度控制在1. 5-2g/L。
其中本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑中的平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9、 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES或者十二烷基硫酸鈉SDS擇其一添加，三種表面活性劑協(xié)同效應(yīng)下，在酸性清洗劑中實(shí)現(xiàn)金屬表面的浸潤(rùn)與滲透、分散及乳化脫脂除油的作用。一方面能夠分撒，擴(kuò)散金屬表面油污，使油污乳化，與金屬表面相脫離，另一方面可以浸漬、滲透到金屬分子里，活化金屬表面基體，使酸性清洗劑能夠更深入的鉆到銹跡、氧化層中，與之發(fā)生反應(yīng)，有效除銹。由于三種表面活性劑性能互補(bǔ)，相互配合，擁有很好協(xié)同效應(yīng)，大大提高了本發(fā)明水基金屬清洗劑洗凈、乳化、脫脂除油的能力，同時(shí)本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑易溶于水，殘留液易清洗。經(jīng)試驗(yàn)證明，三種添加劑協(xié)同作用的除油能力明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)公開的0P-10乳化劑、TX-10添加劑等的洗凈、除油能力。其中TX-10添加劑不易溶于水， 洗凈能力差，金屬工件處理后，清洗殘夜時(shí)要消耗大量清水。
同時(shí)，本發(fā)明水基金屬清洗劑中的陰離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉 AES或陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS，在平平加0-15和AE0-9的配合下，能夠在水基金屬清洗劑處理金屬工件時(shí)在清洗劑表面產(chǎn)生大量的泡沫，覆蓋在從清洗劑揮發(fā)出來的酸霧上，有效的抑制了清洗金屬工件過程中酸霧的揮發(fā)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、改善勞動(dòng)工人的工作環(huán)境。
按本發(fā)明提供的配方配出的水基金屬清洗劑，由于酸性試劑的正確選擇和酸性試劑適當(dāng)?shù)臐舛?，?jīng)反復(fù)試驗(yàn)證明，本發(fā)明水基金屬清洗劑不用添加任何酸洗緩蝕劑，而不會(huì)對(duì)金屬工件基體產(chǎn)生過量腐蝕。與現(xiàn)有技術(shù)中強(qiáng)酸組成的酸性清洗劑，并添加酸洗緩蝕劑相比，省去了大量的原材料，具有很好的經(jīng)濟(jì)性，而又由于本發(fā)明水基金屬清洗劑中含有適量的有機(jī)酸，與強(qiáng)酸清洗劑相比，酸洗除銹時(shí)間也沒有增加，酸洗效率高。
本發(fā)明經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)研究，從現(xiàn)有技術(shù)的眾多添加劑中，通過個(gè)添加劑的原料理化特性和性價(jià)比對(duì)比，才確定出本發(fā)明水基金屬清洗劑的各組成分，使之相互配合，充分發(fā)揮各組分添加劑的性能優(yōu)勢(shì)，形成協(xié)同效應(yīng)。至于各組分的百分含量的確定，本發(fā)明也是做了大量試驗(yàn)，充分發(fā)揮了各組分添加劑的正面功能，盡量中和、回避了各組分添加劑的負(fù)面影響。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳盡，具體的說明。
本發(fā)明提供一種水基金屬清洗劑，其具體配方如下工業(yè)鹽酸190_220g/L、磷酸 1. 7-8. 5g/L、草酸l-5g/L或酒石酸l_5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES1-2. 2g/L或十二烷基硫酸鈉SDS 1. 5-2g/L、平平加0-150. 6-1. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-92-2. 3g/L。
按照如上配方配制水基金屬清洗劑
1)根據(jù)槽體大小和所要處理的工件多少在處理槽中注入一定量的清水；
2)在水中投放一定濃度的工業(yè)鹽酸、磷酸、草酸或酒石酸，使工業(yè)鹽酸濃度達(dá)到 190-220g/L。
加入磷酸，并控制其總濃度為1. 7-8. 5g/L，可以有效避免清洗處理后金屬表面色澤灰暗、掛灰的現(xiàn)象。
添加一定量的草酸或酒石酸，控制其濃度為l_5g/L，能夠配合工業(yè)鹽酸，有效的加快對(duì)金屬工件的酸洗速度，提高酸洗除銹的效率。
由于水基金屬清洗劑中Fe2+和!^3+隨著酸洗除銹的進(jìn)程而不斷增加，F(xiàn)e2+和Fe3+ 達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響酸性清洗劑除銹的速度，這時(shí)草酸或酒石酸與清洗劑中的狗2+ 和!^e3+反應(yīng)生成一種草酸鐵陰離子絡(luò)合物或酒石酸鐵陰離子絡(luò)合物，此絡(luò)合物易溶于水， 有效的控制了水基金屬清洗劑中1 2+和1 3+的濃度，提高了酸洗除銹速度和效率。
工業(yè)鹽酸、磷酸、草酸或酒石酸配制成本發(fā)明水基金屬清洗劑的基礎(chǔ)溶液。
3)在此酸性基礎(chǔ)溶液中加入非離子表面活性劑平平加0-15，使之濃度控制在 0. 6-1. 6g/L，加入非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，使之濃度控制在2_2. 3g/L， 加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 1-2. 2g/L或者十二烷基硫酸鈉SDS 1. 5_2g/L，其中AES 和SDS兩種陰離子表面活性劑擇其一添加。
其中平平加0-15、AE0-9、AES或者SDS擇其一添加，三種表面活性劑協(xié)同效應(yīng)下， 在酸性清洗劑中實(shí)現(xiàn)金屬表面的浸潤(rùn)與滲透、分散、洗凈及乳化脫脂除油的作用。一方面能夠分撒，擴(kuò)散金屬表面油污，使油污乳化，與金屬表面相脫離，另一方面可以浸漬、滲透到金屬分子里，活化金屬表面基體，使酸性清洗劑能夠更深入的鉆到銹跡、氧化層中，與之發(fā)生反應(yīng)，有效除銹。由于三種表面活性劑性能互補(bǔ)，相互配合，擁有很好協(xié)同效應(yīng)，大大提高了本發(fā)明水基金屬清洗劑洗凈、乳化、脫脂除油的能力，同時(shí)本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑易溶于水，殘留液易清洗。經(jīng)試驗(yàn)證明，三種添加劑協(xié)同作用的除油能力明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)公開的0P-10乳化劑、TX-10洗凈劑等的洗凈、除油能力。
同時(shí)，本發(fā)明水基金屬清洗劑中的陰離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉 AES或陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS，在平平加0-15和AE0-9的配合下，能夠在水基金屬清洗劑處理金屬工件時(shí)在清洗劑表面產(chǎn)生大量的泡沫，覆蓋在從清洗劑揮發(fā)出來的酸霧上，有效的抑制了清洗金屬工件過程中酸霧的揮發(fā)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、改善勞動(dòng)工人的工作環(huán)境。
由于此水基金屬清洗劑配方選擇適當(dāng)，濃度適當(dāng)，不用添加任何酸洗緩蝕劑，而不會(huì)對(duì)金屬工件基體產(chǎn)生過量腐蝕。且因有機(jī)酸的加入，大大提高了酸洗除銹的效率。
在水中投放幻幻中所述的一定量的化學(xué)藥品，邊投放，邊攪拌均勻，完成了水基金屬清洗劑的配制。
把待處理的金屬工件投放到裝滿清洗劑的處理槽中，浸泡處理15-20分鐘后，撈出觀察金屬工件表面無油污和銹跡，隨后把金屬工件放入清水槽清洗3分鐘左右后，撈出并投放到50g/L的稀鹽酸溶液中浸漬20-25秒左右，活化金屬表面基體，撈出后觀察金屬工件，色澤光亮，無油污，無銹跡，金屬工件表面成活化狀態(tài)，金屬表面前處理結(jié)束。
實(shí)施例1
高速公路波形護(hù)欄梁熱浸鍍鋅前處理。
高速公路波形護(hù)欄梁在延壓成型加工和沖孔加工兩道工序中都添加了少量的潤(rùn)滑油脂，來減輕工序中的磨損，所以其表面存在大量油污，如僅酸洗除銹，后續(xù)的熱浸鍍鋅工序由于油污的影響，鍍層和基體結(jié)合力不足，導(dǎo)致合格率低。使用本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑完成對(duì)波形護(hù)欄梁除油、除銹的同步進(jìn)行。
首先根據(jù)波形護(hù)欄梁表面銹跡和油污的情況配制水基金屬清洗劑，在處理槽中加入適量的清水、一定濃度的工業(yè)鹽酸、磷酸、草酸、十二烷基硫酸鈉SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，邊添加，邊攪拌均勻。最終使?jié)舛确謩e達(dá)到工業(yè)鹽酸220g/L、磷酸8. 5g/L、草酸5g/L、十二烷基硫酸鈉SDS 2g/L、平平加0-151. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚 AE0-92. 3g/L。車間溫度為10攝氏度。
把波形護(hù)欄梁放入到裝有水基金屬清洗劑的處理槽中，浸泡處理15分鐘后，撈出觀察波形護(hù)欄梁表面無油污和銹跡，隨后把波形護(hù)欄梁放入清水槽清洗3分鐘左右后，撈出并投放到50g/L的稀鹽酸溶液中浸漬20-25秒左右，活化波形護(hù)欄梁表面基體，撈出后觀察波形護(hù)欄梁，其色澤光亮，無油污，無銹跡，達(dá)到金屬表面前處理標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例2
電力線路角鐵熱浸鍍鋅前處理。
首先根據(jù)角鐵表面銹跡和油污的情況配制水基金屬清洗劑，在處理槽中加入適量的清水、一定濃度的工業(yè)鹽酸、磷酸、草酸、十二烷基硫酸鈉SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，邊添加，邊攪拌均勻。最終使?jié)舛确謩e達(dá)到工業(yè)鹽酸190g/L、磷酸1. 7g/L、草酸lg/L、十二烷基硫酸鈉SDS 1. 5g/L、平平加0-150. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0_92g/L。 車間溫度為6攝氏度。
把角鐵放入到裝有水基金屬清洗劑的處理槽中，浸泡處理20分鐘后，撈出觀察角鐵表面無油污和銹跡，隨后把角鐵放入清水槽清洗3分鐘左右后，撈出并投放到50g/L的稀鹽酸溶液中浸漬20-25秒左右，活化角鐵表面基體，撈出后觀察角鐵，其色澤光亮，無油污， 無銹跡，達(dá)到金屬表面前處理標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3
水暖管件涂裝前處理。
首先根據(jù)水暖管件表面銹跡和油污的情況配制水基金屬清洗劑，在處理槽中加入適量的清水、一定濃度的工業(yè)鹽酸、磷酸、酒石酸、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES、平平加 0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，邊添加，邊攪拌均勻，最終使?jié)舛确謩e達(dá)到工業(yè)鹽酸200g/ L、磷酸3. 4g/L、酒石酸2g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 1. 5g/L、平平加0-151. 2g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-92. lg/L。車間溫度為7攝氏度。
把水暖管件放入到裝有水基金屬清洗劑的處理槽中，浸泡處理18分鐘后，撈出觀察水暖管件表面無油污和銹跡，隨后把水暖管件放入清水槽清洗3分鐘左右后，撈出并投放到50g/L的稀鹽酸溶液中浸漬20-25秒左右，活化水暖管件表面基體，撈出后觀察水暖管件，其色澤光亮，無油污，無銹跡，達(dá)到金屬表面前處理標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例4
搭建簡(jiǎn)易房的鋼板涂裝前處理。
首先根據(jù)鋼板表面銹跡和油污的情況配制水基金屬清洗劑，在處理槽中加入適量的清水、一定濃度的工業(yè)鹽酸、磷酸、草酸、十二烷基硫酸鈉SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，邊添加，邊攪拌均勻。最終使?jié)舛确謩e達(dá)到鹽酸208. 8g/L、磷酸5. lg/L、草酸3g/L、十二烷基硫酸鈉SDS 1. 8g/L、平平加0-151. 5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-92. 2g/ L。車間溫度為7攝氏度。
把鋼板放入到裝有水基金屬清洗劑的處理槽中，浸泡處理19分鐘后，撈出觀察鋼板表面無油污和銹跡，隨后把鋼板放入清水槽清洗3分鐘左右后，撈出并投放到50g/L的稀鹽酸溶液中浸漬20-25秒左右，活化鋼板表面基體，撈出后觀察鋼板，其色澤光亮，無油污， 無銹跡，達(dá)到金屬表面前處理標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種水基金屬清洗劑，其特征在于包括工業(yè)鹽酸、磷酸、有機(jī)酸、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES或十二烷基硫酸鈉SDS、平平加0-15、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基金屬清洗劑，其特征在于所述的有機(jī)酸為草酸或者酒石酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基金屬清洗劑，其特征在于各組分的含量為工業(yè)鹽酸 190-220g/L、磷酸1. 7-8. 5g/L、草酸l_5g/L或酒石酸l_5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉 AES1-2. 2g/L或十二烷基硫酸鈉SDS 1. 5_2g/L、平平加0-150. 6-1. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚 AE0-92-2. 3g/L0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水基金屬清洗劑，其特征在于各組分的含量為工業(yè)鹽酸190-220g/L、磷酸1. 7-8. 5g/L、草酸l_5g/L、十二烷基硫酸鈉SDS 1. 5_2g/L、平平加 0-150. 6-1. 6g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚 AE0-92-2. 3g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水基金屬清洗劑，其特征在于各組分的含量為工業(yè)鹽酸 208. 8g/L、磷酸5. lg/L、草酸3g/L或酒石酸3g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 2g/L或十二烷基硫酸鈉SDS 1. 8g/L、平平加0-151. 5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-92. 2g/L。
6.一種使用權(quán)利要求1所述的水基金屬清洗劑進(jìn)行金屬表面清洗的方法，其特征在于基本步驟為1)把待處理的金屬工件投放到如權(quán)利要求1所述的水基金屬清洗劑中，浸泡15-20分鐘后撈出；2)把浸泡處理后的金屬工件放入到清水中清洗3分鐘；3)把清洗后的金屬工件投放到濃度為50g/L的鹽酸溶液中浸漬20-25秒，進(jìn)行表面基體活化處理后撈出；4)檢查金屬工件清洗效果。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水基金屬清洗劑，涉及金屬涂裝、電鍍、熱浸鍍等工藝的前處理技術(shù)，尤其涉及碳鋼前處理表面洗凈技術(shù)，本發(fā)明提供的水基金屬清洗劑，其包括工業(yè)鹽酸190-220g/L、磷酸1.7-8.5g/L、草酸1-5g/L或酒石酸1-5g/L、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉AES 1-2.2g/L或十二烷基硫酸鈉SDS 1.5-2g/L、0.6-1.6g/L的平平加0-15、2-2.3g/L脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9。本清洗劑能夠在無需加熱的常溫情況下，快速有效的同步完成金屬前處理表面除油，除銹兩道工序，還能有效的抑制酸霧揮發(fā)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、改善勞動(dòng)工人的工作環(huán)境。
文檔編號(hào)C23G1/02GK102534633SQ201110406638
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者許雷 申請(qǐng)人:北京京杰銳思技術(shù)開發(fā)有限公司, 北京海泰銳森環(huán)境能源技術(shù)開發(fā)有限公司