CN102021593B - 一种电镀脱脂低温低泡添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电镀脱脂低温低泡添加剂，其质量百分比组成为：硼酸钾20～30％、三聚磷酸钾30～40％、聚氧乙烯烷基酚醚5～15％、硫酸羟胺5～15％以及水0-10％。该发明克服了目前电镀前处理工艺中，工艺温度高和产生泡沫量大的缺点，所发明的添加剂使用温度低，脱脂效果好，尤其是生成泡沫量少，消泡速度快，特别适合于自动化喷淋前处理线，是电镀行业理想的脱脂除油剂。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业金属材料的表面处理技术，特别涉及电解法除外的化学法金属材料清洗及除油技术。
背景技术
脱脂除油是目前电镀行业处理工艺中最重要的工序之一。金属表面脱脂效果直接影响电镀质量。宝钢股份冷轧薄板厂涂镀分厂目前有两条镀锡线和一条镀铬线。其中1#镀锡线为1989年从美国引进的技术，目前使用国产脱脂剂。碱洗工艺条件为：氢氧化钠15～40g/L，温度70～85℃，电流密度20±10A/dm2，最高机组速度250m/min。从使用情况来看，清洗效果受碱液温度的影响大，所需清洗时间长，导致1#镀锡机组在能耗方面高出其他镀锡机组至少一倍。
2006年“十一五”项目中，新建2#镀锡、TFS机组为日本进口技术。碱洗工艺条件为：氢氧化钠15～40g/L，温度45±5℃、添加剂(SNN-25)2～5g/L和电流密度20±10A/dm2。与1#镀锡机组相比，溶液工作温度低将近一倍，而且机组运行速度快，最高可达450m/min。虽然新建2#镀锡、TFS机组在碱洗工艺能耗方面得到较大的改善，但是碱洗液中的主要添加剂(SNN-25)主要从日本进口，其组成不明，同时进口过程中增加了材料运行成本，并且在使用中，泡沫情况相当严重。目前为减少泡沫量，不得不在循环罐顶部加装消泡用风机和加装隔板以减少泡沫。
发明内容
本发明的目的旨在解决以下三个问题：
1、节约蒸汽用量
碱洗工序的能耗问题是镀锡板生产工艺中的重要问题，冷轧薄板厂1#镀锡机组的碱洗工艺条件要求温度70～85℃，与新建2#镀锡、TFS机组和宝钢股份1420镀锡机组的碱洗工艺条件温度45±5℃相比，溶液工作温度高出将近一倍，而且机组运行速度慢，导致1#镀锡机组在能耗方面高出其他镀锡机组至少一倍。
2、改善现场环境
目前涂镀分厂1#镀锡机组现场应用的脱脂剂泡沫量多，导致泡沫从循环灌顶部溢流口往外溢直接流到下方电机和仪表上造成设备的严重腐蚀。严重的时候，因为泡沫不能及时从循环罐顶部溢流，甚至在罐外可以听到罐内的爆鸣声。
3、添加剂国产化
虽然新建2#镀锡、TFS机组和1420镀锡机组在碱洗工艺能耗方面得到了较大的改善，但是碱洗液中的主要添加剂(SNN-25)主要从日本进口，其组成不明，采购周期长，增加了材料运行成本。目前国内还没有自发研制的低温低泡脱脂添加剂在现场工业化应用，这为国外脱脂剂制造企业获取垄断利润提供了基础。
本发明的技术构思为：通过向普通碱液中添加一种低温低泡添加剂，而在保证清洗效果的前提下，达到降低工作温度和减少泡沫的目的，从而达到节能和环保的目的。其主要原理为：
根据金属表面不同的油脂，添加不同的试剂，以除掉金属表面的油脂。这些油脂的品种由于来源不同，涂覆的目的不同，性能也不相同。但基本上属于两类，一类是动植物油脂，一类是矿物油脂，另外还有一些缓蚀剂。对于动植物油脂，在碱性条件下发生皂化反应，生成可溶于水的金属皂和脂肪醇，从而除掉金属表面的油脂。
(RCOO)3C3H5+3NaOH＝＝＝3ROONa+C3H5(OH)3
对于矿物油脂，由于脱脂液中表面活性剂的润湿、渗透作用，使油脂的界面张力降低，随着表面活性剂进一步与油脂的作用，发生乳化作用，形成极小的“水包油”型胶粒，在脱脂剂中其它成份的共同作用下，均匀地分散在水中，从而将工件表面的油脂除去。对于工件表面油污中的缓蚀剂，则通过与脱脂剂中的络合剂络合而除去。总之金属表面的油污在脱脂剂各组份的协同作用下，通过润湿、渗透、皂化、溶解、乳化、分散、增溶等作用，完成了除油的全过程。
脱脂的方法很多，一般使用碱液脱脂和乳液脱脂。碱液脱脂使用温度高，并对金属有一定的腐蚀作用；乳液脱脂泡沫多，除油所需时间长，对有机油脂效果差一些，尤其不能满足自动化生产线的需要。根据脱脂机理，在对添加剂各组份原材料选择时，应使组成的添加剂符合如下要求：要具有润湿性和渗透性，能够润湿金属表面的油脂并能渗透到油脂内部，降低油脂粘滞力；能够与有机油脂发生皂化反应，将油脂从金属表面吸附下来，使之乳化成‘水包油”型微小胶粒，均匀分散于水中；能够防止油脂重新凝聚，二次吸附于金属表面，便于后道工序的水洗及电镀，便于喷淋方式使用。
本发明为实现上述目的，经过多次试验，配制了一种电镀脱脂低温低泡添加剂，其包含的主要成分为：硼酸钾、三聚磷酸钾、聚氧乙烯烷基酚醚、硫酸羟胺和水，其重量百分比的组成为：
硼酸钾 20～30％
三聚磷酸钾 30～40％
聚氧乙烯烷基酚醚 5～15％
硫酸羟胺 5～15％
水 0-10％。
其中，助洗剂硼酸钾能大大提高脱脂剂脱脂的能力，这是因它是弱酸强碱盐，在水中发生水解，形成一缓冲溶液，可源源不断地电离出OH-，使油脂皂化除去。再之，这一缓冲溶液有很强的分散性，能够使从金属表面分离下来的油脂均匀分散于其中。无机络合剂三聚磷酸钾在添加剂中也具有很重要的作用，它主要同油污中的缓蚀剂发生络合作用，同时还能和水中的硬离子络合，防止生成不溶于水的石灰皂。因为疏水的石灰皂易形成很薄的单分子层吸附在金属表面，将对以后的水洗工序产生不良影响。消泡剂聚氧乙烯烷基酚醚也是添加剂中重要的组份之一，采用喷淋方式进行脱脂时，由于机械力的作用，将产生大量的泡沫，这些泡沫直接影响到生产的正常运行。消泡剂聚氧乙烯烷基酚醚的作用就是利用它能在气泡表面迅速扩散，迅速降低液体的表面张力，从而达到消泡的作用。表面活性剂硫酸羟胺也是添加剂中的重要成份，它主要起润湿、乳化、分散、增溶等作用。因为消泡剂是以乳化剂作为载体的，所以，并不是用量越大消泡效果越好，只有消泡剂、表面活性剂、助洗剂等互相协同，才能达到产生泡沫少，消泡速度快的效果。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有工作温度低，产生泡沫少，生产效率高，生产成本低，腐蚀性小和宜于后续工序处理等优点。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
根据本发明制作7种化学成分质量百分比不同的添加剂，分别进行对比试验，其具体配方如表1。
| 硼酸钾K2B4O7·10H2O(％) | 三聚磷酸钾(％) | 聚氧乙烯烷基酚醚(％) | 硫酸羟胺HAS((NH2OH)2·H2SO4)(％) | 水(％) | |
| 实施例1 | 20 | 40 | 15 | 15 | 10 |
| 实施例2 | 30 | 40 | 15 | 10 | 5 |
| 实施例3 | 30 | 35 | 10 | 15 | 10 |
| 实施例4 | 30 | 40 | 15 | 15 | 0 |
| 实施例5 | 30 | 40 | 15 | 5 | 10 |
| 实施例6 | 30 | 40 | 5 | 15 | 10 |
| 实施例7 | 30 | 30 | 15 | 15 | 10 |
表1 本发明实施例1-7中各添加剂的化学组分质量百分比
本发明实施例1-7中脱脂低温低泡添加剂与普通脱脂剂进行对比试验的测定结果如表2。
| 温度(℃) | 清洗率(％) | 泡沫高度A(mm) | 泡沫高度B(mm) | |
| 普通脱脂剂 | 75 | 95 | 10 | 4 |
| 实施例1 | 45 | 95 | 3 | 1 |
| 实施例2 | 45 | 98 | 1 | 0 |
| 实施例3 | 45 | 92 | 2 | 1 |
| 实施例4 | 45 | 93 | 4 | 1 |
| 实施例5 | 45 | 89 | 3 | 2 |
| 实施例6 | 45 | 85 | 5 | 2 |
| 实施例7 | 45 | 93 | 6 | 3 |
表2 本发明实施例1-7中各添加剂与普通脱脂剂对比试验测定结果
其中表2中的泡沫高度是通过吹泡法测得：在1L玻璃量筒中装入100ml试验溶液，在常温下，吹入空气(2L/min)，1min时记录泡沫的高度，此高度为泡沫高度A，然后停止通空气，3min时记录残留泡沫的高度，此高度为泡沫高度B。
通过上表中的对比结果可以看出本发明确实工作温度低，产生泡沫量少，消泡快，清洗率高，即脱脂效果好，特别适合于自动化喷淋前处理线，是电镀行业理想的脱脂除油剂。
要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种电镀脱脂低温低泡添加剂，其特征在于质量百分比组成为：
硼酸钾 20～30％
三聚磷酸钾 30～40％
聚氧乙烯烷基酚醚 5～15％
硫酸羟胺 5～15％
水 0-10％。
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| 唐春华."涂装前处理实用技术问答".《电镀与环保》.2005,第25卷(第5期),34. |
| ***."低温低泡脱脂剂的研制与应用".《表面技术》.1993,第22卷(第1期),38-39. |
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