CN113789521A - 一种喷射除锈液及喷射除锈方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种喷射除锈液及喷射除锈方法。所述喷射除锈液的有效成分为季铵碱，所述季铵碱为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的一种或多种。本发明具有环保无污染、除锈效果好和除锈后钢铁表面无锈蚀等优点，是绿色无污染的新型表面处理技术。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理的技术领域，具体涉及一种除锈组合物及除锈方法。
背景技术
钢材表面涂装以前都需要进行除锈，以使涂装后的涂层具有良好的防护性和附着力。喷射法是最常用的除锈方法，具有除锈速度快、锈层去除彻底、锚纹深度可控等特点，喷射除锈通常有抛丸、喷砂和喷射高压水等方法。传统的干喷砂除锈是以空压机生产的高压气体为动力，通过砂管把砂料以一定的压力高速吹出，利用磨料的击打和摩擦作用进行除锈。这种操作把砂料吹出的同时会大量的灰尘吹出和锈灰产生，灰尘极大。
近年来开始流行的水喷砂除锈方法，以高压水为动力，通过高压水在水喷砂枪头高压喷射时形成的负压把磨料吸入，利用高压水射流的冲击和摩擦作用进行除锈。用水除锈后钢铁表面的会出现返锈现象，尤其是高压水除锈或空气湿度大的地区，返锈问题更为严重，使后续的涂装操作难于进行。
防锈剂可抑制钢材表面生锈，现有的防锈剂成分中含有石蜡等，例如专利CN105274536A-环保型金属防锈剂，用这种防锈剂的话，在金属涂装之前需要清除、清洗；或含有磷酸而不够环保，例如专利CN110747475A一种用于路灯杆制造的防锈剂及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种喷射除锈液，采用一类新型的具有钝化和隔离作用的化合物用于喷射除锈中，既能使除锈过程避免扬尘污染，又能保证除锈后的钢材表面在一定的时间内不出现反锈，同时还能除去喷涂表面的油污，不影响涂层的附着力。
本发明的又一个目的是提出一种喷射除锈方法。
实现本发明上述目的的具体技术方案为：
一种喷射除锈液，所述喷射除锈液的有效成分为季铵碱，所述季铵碱为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的一种或多种。
其中，所述喷射除锈液为水溶液，所述季铵碱在水溶液中的质量含量为0.2～10％。
进一步地，所述喷射除锈液为水溶液，所述季铵碱在水溶液中的质量含量为1～3％。
本发明的一种优选技术方案为，所述季铵碱为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的2种的等质量组合。
一种喷射除锈方法，用所述的喷射除锈液单独喷射或与喷射物颗粒混合，在10～300MPa高压下喷射到钢材表面，除去钢材表面的锈层。
本喷射除锈方法属于钢材表面涂装操作之前的预处理部分。本方法是用四甲基氢氧化铵溶液、四乙基氢氧化铵溶液、四丙基氢氧化铵溶液和四丁基氢氧化铵溶液(浓度分别为0.2％-8％)中的一种或多种混合物在高压下直接喷射钢材表面，除去钢材表面的锈层，喷射过程无污染，且这些季铵碱溶液液膜中的四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵防止了钢材表面的锈蚀。同时由于四甲基氢氧化铵溶液、四乙基氢氧化铵溶液、四丙基氢氧化铵溶液和四丁基氢氧化铵溶液具有强的表面活性作用，可以在喷射时除去钢铁表面上的油污，有利于涂层的附着。
以下为本发明的优选技术方案。
所述的喷射除锈方法为，用所述的喷射除锈液单独喷射除锈，以压力30～270MPa把喷射液喷射到钢材表面，除去钢材表面的锈层；
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
或，所述的喷射除锈方法为，用所述的喷射除锈液与喷射物颗粒混合，喷射液与喷射物颗粒混合后，以10～100MPa高压下喷射到钢材表面，除去钢材表面的锈层；所述喷射物颗粒和所述水溶液中的体积比为(1～4)：(9～6)，优选为(2～3)：(8～7)；
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
只用喷射除锈液，要求的喷射压力较大，该方法比较经济，除锈后金属表面为原状态，没有喷射造成的锚纹。加入喷射物颗粒喷涂后有锚纹，有利于后续的喷漆工艺。若喷射物颗粒在水溶液中的加入量太多，对设备有损失，进一步考虑涂装对锚纹的需要，优选体积比为(2～3)：(8～7)。
再或，所述的喷射除锈方法为，用所述的喷射除锈液与喷射物颗粒混合，所述喷射物颗粒与喷射除锈液按质量比10～20:1混合成湿砂，使用干喷砂除锈喷砂设备喷射所述湿砂。
用湿砂除锈没有扬尘，对环境友好；但该方法不能回收水。
进一步优选地，把所述的季铵碱与水配置成3％的溶液，把该水溶液直接高压喷射在钢铁表面上除锈，喷射压力为70～250MPa；或在该水溶液中加入喷射物颗粒,用高压水喷射除锈设备把该混合物喷射到钢铁表面上，喷射压力为40～100MPa。
其中，所述喷射物颗粒的直径为0.1～2mm，选自石英砂、碳化硅颗粒、莫来砂、金刚砂、贝壳粉、石榴石中的一种或多种。
本方法是用季铵碱四甲基氢氧化铵溶液、四乙基氢氧化铵溶液、四丙基氢氧化铵溶液和四丁基氢氧化铵溶液(浓度为0.2-10％)中的一种或多种混合物浸湿喷砂用的喷射物颗粒(如石英砂等)，然后用湿的喷射物颗粒喷射钢材表面。由于喷射物颗粒的表面有一层季铵碱溶液液膜，这种湿的喷射物颗粒在喷射时不会产生扬尘在空气中扩散，使除锈过程避免有污染发生。同时喷射时喷射物颗粒接触到钢材表面上时，颗粒表面的液膜会滞留并附着在钢材表面，形成季铵碱溶液液膜层，这个液膜中的季铵碱具有防锈缓蚀作用，保护了钢材表面免于生锈。
本发明具有环保无污染、除锈效果好和除锈后钢铁表面无锈蚀等优点，是绿色无污染的新型表面处理技术。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。如无特别说明，实施例中采用的技术手段均为本领域已有的技术手段。
实施例1
把四甲基氢氧化铵与水配置成2％的溶液，采用高压水喷射除锈设备喷射，喷射孔的孔径为1-4mm，喷嘴距表面5～25cm。在150MPa高压下把该溶液喷射到钢铁表面上(冲完后不再做其他表面处理)，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持72小时不锈蚀。
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达6MPa以上。
本除锈操作没有粉尘，对环境友好。
采用同样的喷射除锈液，设置喷射的压力为20，50，70，100，130，170，200，230，250Mpa。用200Mpa以上的压力喷射时使用超高压泵(UHP pump)。
比较不同喷射压力下的操作发现，喷射压力低于30Mpa不能去除氧化皮。在压力低于70Mpa时，可清除疏松锈层、碎屑以及钢材表面残余的涂层，但难以清除黑色的氧化铁Fe3O4锈层，无法获得无光泽表面。压力达70Mpa时，可获得均匀无光泽表面，能够清除黑色的氧化物，但速度过慢。随着压力的升高，清除速度也加快。
喷射压力为130～170Mpa时，获得均匀的无光泽表面。可清除弹性体涂层、黑色氧化物、油漆等；可清除大部分化学污染物。压力为230至250Mpa时，获得均匀的无光泽表面。可快速清除包括氧化皮在内的各种表面杂质。因此不再试验更高的喷射压力。
比较例：
水中不加入季铵碱，采用高压水喷射除锈设备喷射，喷射条件同实施例1。在230MPa高压下把水喷射到钢铁表面上(冲完后不再做其他表面处理)，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在30min时就可肉眼观察到生锈的现象。
实施例2
把四乙基氢氧化铵与水配置成1％的溶液，在230MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该溶液喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中保持12小时不锈蚀。
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
表面干燥后涂装环氧涂料(西安天元化工产环氧涂料，专利申请号CN201810119938.3。后面实施例使用同样的环氧涂料)，附着力可达7MPa以上。
实施例3
把四乙基氢氧化铵与水配置成2％的溶液，在230MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该溶液喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中保持72小时不锈蚀。
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达6MPa以上。
实施例4
把四丙基氢氧化铵与水配置成2％的溶液，在230MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该溶液喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中保持48小时不锈蚀。
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达5MPa以上。
实施例5
本实施例采用压力式喷砂除锈。
把四乙基氢氧化铵与水配置成3％的溶液，在该水溶液中加入直径约为0.1-2mm的碳化硅颗粒，加入的体积比例为喷射物颗粒2、水溶液8，在10MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该混合物喷射到钢铁表面上，喷射孔的孔径为8mm，喷嘴距表面5～25cm。除锈等级可达Sa2.5级，锚纹深度30-70微米，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持168小时不锈蚀。
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达8MPa以上。
采用同样的喷射除锈液和碳化硅颗粒混合物，设置喷射的压力为30，50，70，100，130Mpa。
比较不同喷射压力发现，喷射压力高于10Mpa即可一定程度地去除氧化皮。在压力30Mpa时，能够清除黑色的氧化物，但速度较慢；随着压力的升高，清除速度也加快。在压力50～70Mpa时，可清除弹性体涂层、黑色氧化物、油漆等，可清除大部分化学污染物，获得均匀的无光泽表面。压力为70至130Mpa时，获得均匀的无光泽表面，可强力清除包括大多数氧化皮在内的表面杂质。但喷射压力大也带来操作的困难(喷射压力带来后坐力，操作人员需紧绷身体，容易疲劳)。后续的混合了除锈液和砂的实施例选择在50～100Mpa喷射压力下进行操作。
实施例6
本实施例采用压力式喷砂除锈。
把四乙基氢氧化铵与水配置成3％的溶液，在该水溶液中加入直径约为0.1-2mm的石英砂或碳化硅颗粒，加入的体积比例为喷射物颗粒2、水溶液8，在50MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该混合物喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，锚纹深度30-70微米，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持168小时不锈蚀。
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达8MPa以上。
实施例7
本实施例采用吸入式喷砂除锈。
把四乙基氢氧化铵与水配置成3％的溶液，在100MPa高压下用高压水除锈设备喷射，所述高压水除锈设备连接有喷砂设备，在喷射所述喷射除锈液的同时喷射直径约为0.1-2mm的碳化硅颗粒。
其中，用于喷砂的压缩空气压力为0.4～0.6MPa。
混合物喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，锚纹深度20微米，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持168小时不锈蚀。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达8MPa以上。
实施例8
把四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵与水配置成2％的溶液(四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵重量比为1：1)，在200MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该溶液喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持72小时不锈蚀。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达6MPa以上。
实施例9
把四乙基氢氧化铵与水配置成0.5％的溶液，用高压水喷射除锈设备把该溶液喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持3小时不锈蚀。表面干燥后涂装环氧涂料，附着力可达7MPa以上。
实施例10
把四乙基氢氧化铵与水配置成4％的溶液，在200MPa高压下用高压水喷射除锈设备把该溶液喷射到钢铁表面上，除锈等级可达Sa2.5级，除锈后的钢铁表面在相对湿度为85％的大气中可保持168小时不锈蚀。
表面干燥后涂装环氧涂料，附着力较差，不易涂装。
实施例11
把四乙基氢氧化铵与水配置成3％的喷射除锈液，用所述的喷射除锈液与喷射物颗粒混合，喷射物颗粒是直径约为0.1-2mm的石英砂，所述喷射物颗粒与喷射除锈液按质量比10～20:1混合成湿砂，使用干喷砂除锈喷砂设备喷射所述湿砂。
本方法用湿砂除锈，没有扬尘，对环境友好。操作可在室内进行。
虽然，上面以最佳实施例详细说明了本发明，但本领域技术人员应当知晓，在不偏离本发明思想和精神的前提下，对本发明做出的任何改进和修饰，仍属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种喷射除锈液，其特征在于，所述喷射除锈液的有效成分为季铵碱，所述季铵碱为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的喷射除锈液，其特征在于，所述喷射除锈液为水溶液，所述季铵碱在水溶液中的质量含量为0.2～10％。
3.根据权利要求2所述的喷射除锈液，其特征在于，所述喷射除锈液为水溶液，所述季铵碱在水溶液中的质量含量为1～3％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的喷射除锈液，其特征在于，所述季铵碱为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵中的2种的等质量组合。
5.一种喷射除锈方法，其特征在于，用权利要求1～4任一项所述的喷射除锈液单独喷射或与喷射物颗粒混合，在10～300MPa高压下喷射到钢材表面，除去钢材表面的锈层。
6.根据权利要求5所述的喷射除锈方法，其特征在于，用所述的喷射除锈液单独喷射除锈，以压力30～270MPa把喷射液喷射到钢材表面，除去钢材表面的锈层；
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
7.根据权利要求5所述的喷射除锈方法，其特征在于，用所述的喷射除锈液与喷射物颗粒混合，喷射液与喷射物颗粒混合后，以10～100MPa高压下喷射到钢材表面，除去钢材表面的锈层；所述喷射物颗粒和所述水溶液中的体积比为(1～4)：(9～6)，优选为(2～3)：(8～7)；
喷射过程中收集喷射除锈用过的水，过滤后重新使用。
8.根据权利要求5所述的喷射除锈方法，其特征在于，用所述的喷射除锈液与喷射物颗粒混合，所述喷射物颗粒与喷射除锈液按质量比10～20:1混合成湿砂，使用干喷砂除锈喷砂设备喷射所述湿砂。
9.根据权利要求5所述的喷射除锈方法，其特征在于，把所述的季铵碱与水配置成3％的溶液，把该水溶液直接高压喷射在钢铁表面上除锈，喷射压力为70～250MPa；或在该水溶液中加入喷射物颗粒,用高压水喷射除锈设备把该混合物喷射到钢铁表面上，喷射压力为40～100MPa。
10.根据权利要求5～9任一项所述的喷射除锈方法，其特征在于，所述喷射物颗粒的直径为0.1～2mm，选自石英砂、碳化硅颗粒、莫来砂、金刚砂、贝壳粉、石榴石中的一种或多种。
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