一種金屬鉛表面的清洗劑及清洗方法
【專利摘要】一種金屬鉛表面的清洗劑及清洗方法，屬于金屬表面清洗【技術(shù)領(lǐng)域】。包括堿性脫硫劑、氧化鉛助溶劑、氧化鉛助絡(luò)合劑、鉛緩蝕劑和水，堿性脫硫劑濃度1-40%，氧化鉛助溶劑0.5-20%，氧化鉛助絡(luò)合劑0.5-15%，鉛緩蝕劑0.01-5%。將待清洗的鉛材料浸泡在流動的清洗劑溶液中，保持溶液溫度為20-85℃之間，攪拌速度為30-300轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為0.1-10分鐘，得到表面清潔的鉛材料，隨后用清水清洗，自然風(fēng)干。本發(fā)明避免了繁瑣的打磨工藝，降低了鉛粉塵的排放，一種清潔免清洗的鉛酸電池生產(chǎn)過程的極耳處理新工藝。
【專利說明】一種金屬鉛表面的清洗劑及清洗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬鉛表面的清洗劑，主要適用于鉛或者鉛合金材質(zhì)構(gòu)成的元器件，尤其是鉛酸電池的極耳和匯流條的表面清洗，屬于金屬表面清洗【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鉛酸電池以其價格便宜和技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)在汽車和電動自行車等領(lǐng)域保持了年均4.7%的增長速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2012年我國鉛的消費(fèi)量達(dá)到了370萬噸，其中80%以上用于生產(chǎn)鉛酸電池。在鉛酸電池生產(chǎn)過程，其中一個重要的環(huán)節(jié)就是焊接工序，主要包括電池的負(fù)極板和正極板鉛條分別進(jìn)行焊接得到極群，以及單節(jié)鉛酸電池之間的焊接成12V或者24V的電池組。為了保證鉛酸電池質(zhì)量和均一性，焊接工序要求電池每一個極板和匯流條之間、每一節(jié)電池單體之間都必須呈現(xiàn)良好的焊接狀態(tài)，任何電極極板或者單節(jié)電池之間的虛焊都造成電池性能的嚴(yán)重下降。以12V，12Ah電動自行車的鉛酸電池為例，它需要將8片負(fù)極板和7片正極板分別放在梳形板的齒縫中，放好匯流排模具，用鉛合金焊接，形成I節(jié)2V電池單體的負(fù)極組和正極組，然后將6節(jié)電池單體經(jīng)過串聯(lián)形式進(jìn)行焊接得到12V電池組。為了保證電池在焊接過程中不出現(xiàn)上述虛焊現(xiàn)象，要求所有的極耳必須用人工或者機(jī)械對極耳進(jìn)行打磨或者沖刷，以去除極耳在生產(chǎn)和儲存過程中形成的氧化物薄膜和涂膏過程粘上的少量硫酸鉛，使之露出金屬光澤。這個過程不僅需要大量的人工或者機(jī)械設(shè)備，制約了鉛酸電池的生產(chǎn)效率的提高，而且在沖刷過程產(chǎn)生了大量的含鉛粉塵，給工人的健康帶來危害，因此發(fā)明一種適合鉛酸電池生產(chǎn)過程對鉛或者鉛合金進(jìn)行高效清潔的專用清洗劑顯得尤為重要。
[0003]目前報道的專利針對上述問題而研發(fā)的清洗劑或者清洗工藝非常稀少，僅有中國專利CN201120571681.9報道了采用清水噴淋裝置和上下刷洗裝置鉛帶清洗裝置，它可以除去鉛帶表面的顆粒物，但是很難除去鉛表面的氧化物。在清洗法除去氧化物方面，目前常用的金屬清洗劑有鹽酸、硫酸和檸檬酸等。雖然這些酸清洗劑對鐵、不銹鋼和銅等常見金屬具有良好的清洗去銹效果，但對金屬鉛以及鉛合金的去除效果非常微弱，其主要原因是硫酸或者鹽酸和鉛反應(yīng)生成的硫酸鉛或者氯化鉛在水中很難溶解，一直覆蓋在被清洗鉛的表面，不能像銅或者鐵等金屬的硫酸鹽或者氯化物在水中具有很高的溶解度而溶解。有些車間曾經(jīng)使用硝酸來去除氧化鉛，但主要問題是硝酸在溶解氧化鉛的同時，使金屬鉛本身產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，同時產(chǎn)生NO等有毒氣體。氟硅酸也被用過鉛的清洗，阻礙這種酸應(yīng)用的主要問題是它在使用過程中產(chǎn)生有毒的HF和SiF4氣體。中國專利ZL201010268349.5報道了采用三乙醇胺和新癸酸等混合物在表面活性劑下對金屬的清洗作用，我們在嘗試中發(fā)現(xiàn)這種清洗劑對鑄鐵和銅等金屬材料具有較好的效果，但對鉛的清洗效果不是很理想，同時高達(dá)175°C的制備溫度限制了應(yīng)用范圍。類似地， 中國專利ZL201010219294.9報道了氟化氫銨和氨基磺酸為主的酸性混合物在緩蝕劑六次甲基四胺和鄰二甲苯硫脲和表面活性劑烷基苯磺酸鈉等混合物作用下對金屬表面進(jìn)行清洗，但實(shí)施過程表明，這種復(fù)合酸清洗劑對碳鋼、不銹鋼和合金鋼具有較好的清洗作用。由于含有氟化氫銨和硫酸銅，導(dǎo)致在使用過程會與鉛生成難溶的氟化鉛和銅沉淀影響清洗過程的進(jìn)行。
[0004]因此研究并發(fā)明一種清潔的金屬鉛及鉛合金清洗劑來快速清除鉛表面的氧化物及其涂膏過程附帶的硫酸鉛，避免當(dāng)前繁瑣、產(chǎn)生鉛粉塵污染的打磨和沖刷工藝，從而構(gòu)建清潔的錢酸電池生產(chǎn)工藝顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有鉛酸電池生產(chǎn)過程存在的極耳需要人工或者機(jī)械打磨沖刷的問題，提出了一種新型的高效清潔的清洗劑來直接溶解極耳上的PbO和PbSO4新方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)極耳表面的PbO和PbSO4的快速溶解，從而避免了現(xiàn)有工藝需要人工或者機(jī)械打磨問題；
[0007]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是減少或者防止極耳在溶解過程Pb合金的腐蝕性溶解，克服現(xiàn)有工藝采用硝酸溶解PbO過程中，同時使極耳本身的鉛合金也遭到嚴(yán)重腐蝕的缺點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)的目的不限于上述目的，且本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下詳細(xì)說明中能清楚地理解其它目的。
[0009]本發(fā)明首先提供了一種金屬鉛表面的清洗劑，其特征在于，包括堿性脫硫劑、氧化鉛助溶劑、氧化鉛助絡(luò)合劑、鉛緩蝕劑和水，優(yōu)選由上述五種成分組成，其各組分的重量百分比濃度如下:
[0010](I)堿性脫硫劑:1-40%，優(yōu)選 5-35% ；
[0011](2)氧化鉛助溶劑:0.5-20%，優(yōu)選3-10% ；
[0012](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:0.5-15%，優(yōu)選3-10% ；
[0013](4)鉛緩蝕劑:0.01-5%。
[0014]按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，使其形成濃度均勻的清洗劑。本發(fā)明的堿性脫硫劑是NaOH或者K0H，它的重量百分比濃度是1-40%之間。它在本清洗劑中具有兩個作用，一是和鉛表面的硫酸鉛發(fā)生脫硫反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為更易溶解的氧化鉛；二是溶解PbO并形成NaHPbO2或者KHPbO2溶液。由于PbO在常溫的NaOH或者KOH溶液中的溶解度一般只有5-20克/升，因此為了更好地促進(jìn)氧化鉛的溶解，并提高氧化鉛在堿性溶液中的溶解度，本發(fā)明引入葡萄糖酸鈉、木糖醇和山梨醇中一種、兩種或者三種任意比例的混合物作為氧化鉛助溶劑，它們的重量百分比濃度為0.5-20%。另外為了增強(qiáng)本清洗劑對氧化鉛的溶解速度和溶解穩(wěn)定性，本發(fā)明加入氨三乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉和酒石酸中的一種、兩種或者三種的任意比例的混合物作為氧化鉛助絡(luò)合劑，它們的重量百分比濃度為0.5-15%。雖然金屬鉛在堿性溶液中具有很高的穩(wěn)定性，為了進(jìn)一步減少鉛的腐蝕，本發(fā)明同時加入少量的苯駢三氮唑、六次甲基四胺或者十二烷基磺酸鈉中的一種作為鉛緩蝕劑，其重量百分比濃度為0.01-5%之間。
[0015]本發(fā)明同時提供了該清洗劑的清洗方法，首先按照清洗劑的重量百分比將上述四類物質(zhì)經(jīng)過攪拌溶解在水中，得到濃度均一的混合溶液，然后將待清洗的鉛材料(如待焊接的鉛酸電池極耳)浸泡在流動的清洗劑溶液中，保持溶液溫度為20-85°C之間，攪拌速度為30-300轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為0.1-10分鐘，優(yōu)選0.5-3分鐘，此時鉛材料(如待焊接的鉛酸電池極耳)表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的鉛材料(如待焊接的鉛酸電池極耳)，隨后用清水清洗，在除去鉛材料(如鉛酸電池極耳)表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的鉛材料(如鉛酸電池極耳)。
[0016]該金屬鉛表面的清洗劑尤其適用于鉛酸電池的極耳和匯流條的表面清洗。
[0017]本發(fā)明可以直接在室溫或者溫?zé)釛l件下快速清洗極耳表明的氧化鉛和硫酸鉛，浸泡清洗溶解時間僅有0.5-3min，這避免了現(xiàn)有鉛酸電池生產(chǎn)過程需要繁瑣的打磨工藝，在節(jié)約了上述過程的人工或者機(jī)械的同時，大幅度降低了打磨過程鉛粉塵的排放，提高了操作員工的環(huán)境質(zhì)量，從而具有顯著的環(huán)境價值，是一種清潔免清洗的鉛酸電池生產(chǎn)過程的極耳處理新工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]本發(fā)明的鉛酸電池極耳清洗劑，其組分按重量百分比如下:
[0020](I)堿性脫硫劑:NaOH:15% ；
[0021](2)氧化鉛助溶劑:木糖醇:15% ；
[0022](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:氨三乙酸鈉:5% ；
[0023](4)鉛緩蝕劑:苯駢三氮唑:0.05% ；
[0024](5)水:余量。
[0025]上述組分均為市售產(chǎn)品，按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，待混合均勻后得到濃度均一的清洗劑。
[0026]然后將待焊接的鉛酸電池極耳浸泡在清洗劑溶液中，保持溶液溫度為35°C之間，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為I分鐘，此時極耳表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的極耳。隨后將上述極耳用清水清洗，在除去極耳表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的極耳。
[0027]實(shí)施例2
[0028]本發(fā)明的鉛酸電池極耳清洗劑，其組分按重量百分比如下:
[0029](I)堿性脫硫劑:NaOH:15% ；
[0030](2)氧化鉛助溶劑:葡萄糖酸鈉:10% ；
[0031](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:酒石酸:2% ；
[0032](4)鉛緩蝕劑:六次甲基四胺:3% ；
[0033](5)水:余量。
[0034]上述組分均為市售產(chǎn)品，按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，待混合均勻后得到濃度均一的清洗劑。
[0035]然后將待焊接的鉛酸電池極耳浸泡在清洗劑溶液中，保持溶液溫度為40°C之間，攪拌速度為80轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為I分鐘，此時極耳表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的極耳。隨后將上述極耳用清水清洗，在除去極耳表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的極耳。
[0036]實(shí)施例3
[0037]本發(fā)明的鉛酸電池極耳清洗劑，其組分按重量百分比如下:
[0038](I)堿性脫硫劑:K0H:20% ；[0039](2)氧化鉛助溶劑:山梨醇:12% ；
[0040](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:乙二胺四乙酸二鈉:5% ；
[0041](4)鉛緩蝕劑:六次甲基四胺:2% ；
[0042](5)水:余量。
[0043]上述組分均為市售產(chǎn)品，按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，待混合均勻后得到濃度均一的清洗劑。
[0044]然后將待焊接的鉛酸電池極耳浸泡在清洗劑溶液中，保持溶液溫度為30°C之間，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為I分鐘，此時極耳表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的極耳。隨后將上述極耳用清水清洗，在除去極耳表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的極耳。
[0045]實(shí)施例4
[0046]本發(fā)明的鉛酸電池極耳清洗劑，其組分按重量百分比如下:
[0047](1)堿性脫硫劑:NaOH:25% ；
[0048](2)氧化鉛助溶劑:木糖醇:3%，葡萄糖酸鈉:5%，山梨醇:2% ；
[0049](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:氨三乙酸鈉:1%，乙二胺四乙酸二鈉:1%，酒石酸:1% ；
[0050]( 4 )鉛緩蝕劑:十二烷基磺酸鈉:1% ;
[0051](5)水:余量。
[0052]上述組分均為市售產(chǎn)品，按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，待混合均勻后得到濃度均一的清洗劑。
[0053]然后將待焊接的鉛酸電池極耳浸泡在清洗劑溶液中，保持溶液溫度為50°C之間，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為0.5分鐘，此時極耳表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的極耳。隨后將上述極耳用清水清洗，在除去極耳表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的極耳。
[0054]實(shí)施例5
[0055]本發(fā)明的鉛酸電池極耳清洗劑，其組分按重量百分比如下:
[0056](I)堿性脫硫劑:K0H:30% ；
[0057](2)氧化鉛助溶劑:木糖醇:10%，山梨醇:5% ；
[0058](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:氨三乙酸鈉:2%，乙二胺四乙酸二鈉:0.5% ；
[0059](4)鉛緩蝕劑:十二烷基磺酸鈉:0.5% ；
[0060](5)水:余量。
[0061]上述組分均為市售產(chǎn)品，按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，待混合均勻后得到濃度均一的清洗劑。
[0062]然后將待焊接的鉛酸電池極耳浸泡在清洗劑溶液中，保持溶液溫度為50°C之間，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為0.5分鐘，此時極耳表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的極耳。隨后將上述極耳用清水清洗，在除去極耳表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的極耳。
[0063]實(shí)施例6
[0064]本發(fā)明的鉛酸電池極耳清洗劑，其組分按重量百分比如下:
[0065](I)堿性脫硫劑:NaOH:25% ；[0066](2)氧化鉛助溶劑:木糖醇:2% ；
[0067](3)氧化鉛助絡(luò)合劑:乙二胺四乙酸二鈉:0.5% ；
[0068](4)鉛緩蝕劑:六次甲基四胺0.5% ；
[0069](5)水:余量。
[0070]上述組分均為市售產(chǎn)品，按照上述比例將各組分進(jìn)行攪拌溶解，待混合均勻后得到濃度均一的清洗劑。
[0071]然后將待焊接的鉛酸電池極耳浸泡在清洗劑溶液中，保持溶液溫度為70°C之間，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為0.5分鐘，此時極耳表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的極耳。隨后將上述極耳用清水清洗，在除去極耳表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面·潔凈的極耳。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬鉛表面的清洗劑，其特征在于，包括堿性脫硫劑、氧化鉛助溶劑、氧化鉛助絡(luò)合劑、鉛緩蝕劑和水，其各組分的重量百分比濃度如下:堿性脫硫劑:1-40%;氧化鉛助溶劑:0.5-20% ;氧化鉛助絡(luò)合劑:0.5-15% ;鉛緩蝕劑:0.01-5% ;其中堿性脫硫劑為NaOH或者K0H，氧化鉛助溶劑為葡萄糖酸鈉、木糖醇和山梨醇中一種、兩種或者三種任意比例的混合物，氧化鉛助絡(luò)合劑為氨三乙酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉和酒石酸中的一種、兩種或者三種的任意比例的混合物，鉛緩蝕劑為苯駢三氮唑、六次甲基四胺或者十二烷基磺酸鈉中的一種。
2.權(quán)利要求1所述的一種金屬鉛表面的清洗劑，其特征在于，堿性脫硫劑的質(zhì)量百分比濃度為5-35%。
3.權(quán)利要求1所述的一種金屬鉛表面的清洗劑，其特征在于，氧化鉛助溶劑的質(zhì)量百分百濃度3-10%。
4.權(quán)利要求1所述的一種金屬鉛表面的清洗劑，其特征在于，氧化鉛助絡(luò)合劑的質(zhì)量百分比濃度為3-10%。
5.權(quán)利要求1所述的一種金屬鉛表面的清洗劑，其特征在于，所述的清洗劑由堿性脫硫劑、氧化鉛助溶劑、氧化鉛助絡(luò)合劑、鉛緩蝕劑和水組成。
6.采用權(quán)利要求1-5所述的任一金屬鉛表面的清洗劑進(jìn)行清洗的方法，其特征在于，包括以下步驟:首先按照清洗劑的重量百分比將上述四類物質(zhì)經(jīng)過攪拌溶解在水中，得到濃度均一的混合溶液，然后將待清洗的鉛材料浸泡在流動的清洗劑溶液中，保持溶液溫度為20-85°C之間，攪拌速度為30-300轉(zhuǎn)/分，保持浸泡時間為0.1-10分鐘，此時鉛材料表面的氧化鉛和硫酸鉛迅速地溶解在清洗劑中，得到表面清潔的鉛材料，隨后用清水清洗，在除去鉛材料表面殘留的堿液后，自然風(fēng)干后得到表面潔凈的鉛材料。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，保持浸泡時間為0.5-3分鐘.
8.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，用于鉛酸電池極耳的清洗。
【文檔編號】C23G1/18GK103628081SQ201310102715
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】潘軍青, 吳艷艷, 孫艷芝, 馬亞強(qiáng) 申請人:北京化工大學(xué)