CN116479430A - 一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，尤其涉及一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液。每1L上述酸洗液包括10‑20ml的植酸、20.0g‑30.0g/L的羟基乙叉二膦酸，8.0‑10.0g/L的乙二胺四乙酸二钠、1‑3g/L十二烷基苯磺酸钠、7‑9g/L聚乙二醇和13‑15g/L渗透剂，余量为水和pH值调节剂，且pH值为6‑7。本发明不含有毒有害物质，绿色环保。在中性条件下使用，且高效快速去锈，不燃不爆，不挥发，对底材腐蚀轻，价格低，使用方便。不仅对钢材表面的铁锈有良好的除锈效果，且对铜材表面的各种氧化物和油性物质也可洗去，并且能够提高钢材和铜材的耐蚀性，是一种全新的环保型酸洗液产品。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，尤其涉及一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液。
背景技术
随着科技的飞速发展和社会的持续进步，全球范围内的金属材料需求量正在迅速增加。然而，由于长期的使用，金属材料容易受到各种腐蚀性的破坏，这不仅严重影响了其表面的美观度，还给企业造成巨大的经济损失。
金属防腐和防护的工艺目前主流工业应用的是酸洗、钝化和电镀。其中酸洗作为钝化或者电镀的前序工艺显得尤为重要。目前工业上主要以强酸酸洗来去除工件表面的腐蚀物，主要还是因为强酸和试样腐蚀物反应生成溶于水的可溶物，而且强酸成本比较低，易于获得，目前在工业上有着广泛的应用。
但是，传统的强酸性酸洗溶液在除锈过程中存在着一些不足，最重要的是，使用的硫酸、盐酸、硝酸等强酸属于国家一级危险化学品，腐蚀性强，钢件或者铜件锈回快，对操作危害更大，而且在除锈过程中产生酸雾，大大影响钢材和铜材本身的质量，以及工作人员和周围环境，通过添加蚀刻剂和酸雾缓蚀剂，开发了一系列新的酸洗溶液，解决酸洗溶液除锈过程中存在的各种问题，但不能消除腐蚀、“氢脆”、酸雾废液污染等。近年来，随着工业行业的飞速发展，对环境友好的中性酸洗液的需求日益增加，但目前这方面的研究仍然处于萌芽阶段，仅有少量的专利和学术期刊上的报道。
为解决传统酸洗液污染大、降解困难、废液难处理等诸多问题，国内外学者在该方面做了许多尝试和努力，并且在酸洗工艺优化中提出了很多想法，但是实际在工业上应用的却比较少。目前我国采用的碱法和氨基磺酸酸法虽然从某方面可以解决过腐蚀、“氢脆”、性能下降等现象，但是实际应用中发现酸洗效果不如传统化学强酸酸洗方法，而且成本过高。
今天看来，酸洗工业化有许多障碍。目前中性酸洗应用不广泛的主要原因是原料价格昂贵，酸洗速度赶不上传统强酸。为了克服传统酸洗溶液的不足，有必要研究一种新型的比较通用的中性酸洗溶液。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，提出一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液。本发明不含有毒有害物质，绿色环保。在中性条件下使用，且高效快速去锈，不燃不爆，不挥发，对底材腐蚀轻，价格低，使用方便。不仅对钢材表面的铁锈有良好的除锈效果，且对铜材表面的各种氧化物和油性物质也可洗去，并且能够提高钢材和铜材的耐蚀性，是一种全新的环保型酸洗液产品。
本发明提出一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，每1L上述酸洗液包括10-20ml的植酸、20.0g-30.0g/L的羟基乙叉二膦酸，8.0-10.0g/L的乙二胺四乙酸二钠、1-3g/L十二烷基苯磺酸钠、7-9g/L聚乙二醇和13-15g/L渗透剂，余量为水和pH值调节剂，且pH值为6-7。
优选的，pH值调节剂为NaOH、KOH、K2CO3、KPO3、Na2SiO3、氨水中的一种或几种任意比例混合。
优选的，植酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸二钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、渗透剂均为化学纯或分析纯试剂。
优选的，水为去离子水、蒸馏水、直饮自来水或矿泉水。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明不含有毒有害物质，绿色环保。在中性条件下使用，且高效快速去锈，不燃不爆，不挥发，对底材腐蚀轻，价格低，使用方便。不仅对钢材表面的铁锈有良好的除锈效果，且对铜材表面的各种氧化物和油性物质也可洗去，并且能够提高钢材和铜材的耐蚀性，是一种全新的环保型酸洗液产品。
附图说明
图1为本发明实施例一中钢材酸洗前后对比图；
图2为本发明实施例一中铜材酸洗前后对比图；
图3为本发明实施例二中钢材酸洗前后对比图；
图4为本发明实施例二中铜材酸洗前后对比图；
图5为本发明实施例三中钢材酸洗前后对比图；
图6为本发明实施例三中铜材酸洗前后对比图；
图7为本发明实施例四中钢材酸洗前后对比图；
图8为本发明实施例四中铜材酸洗前后对比图。
具体实施方式
实施例一
本发明提出的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，配置1L上述实验用酸洗溶液的方法如下：
1、选取适合容积的烧杯，在烧杯中加入500ml的去离子水，依次按顺序向该烧杯中加入10mL的植酸，20g羟基乙叉二膦酸固体和8g乙二胺四乙酸二钠固体粉末，随后放置于磁力搅拌器快速搅拌至乳白色；
2、向上述溶液中加入2g十二烷基苯磺酸钠，保持磁力搅拌器搅拌不停，直至液体表面没有泡沫残留；
3、向上述溶液中加入渗透剂14g，搅拌均匀；
4、最后使用固态氢氧化钠溶液调节溶液的pH在6-7范围内，加入氢氧化钠的同时保持搅拌使溶液逐渐清澈，并用pH计实时测量溶液pH值，直至乳白色全部消失，成为透明溶液，最后使用pH计确定最终酸洗液pH值为6。最后定容至1L。
新配置的酸洗液可能酸性较大，酸洗过程中会有部分黑色氧化物沉淀，或者出现酸洗速度慢、处理不彻底等缺陷。在酸洗过程中，如有条件可适当对酸洗液进行加热，最后保持溶液清澈。为保证酸洗效果，实验过程可在恒温水浴箱中进行，酸洗方式选择浸泡法。
为了验证本实施例酸洗液的酸洗效果，进行酸洗实验，将钢材试样在酸洗液中浸泡150s后，将钢材试样取出自然晾干，钢材试样外观呈现均匀光亮的银白色并不伴有微量铁锈如图1所示，盐雾条件下钢材表面出现氧化物时间超过120小时。将铜材试样在酸洗液中浸泡10s后，将铜材试样取出自然晾干，铜材试样外观呈现均匀光亮的***如图2，盐雾条件下铜材表面出现氧化物时间超过140小时。
实施例二
本发明提出的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，配置1L上述实验用酸洗溶液的方法如下：
1、选取适合容积的烧杯。在烧杯中加入500ml的去离子水，依次按顺序向该烧杯中加入10mL的植酸，20g羟基乙叉二膦酸固体和10g乙二胺四乙酸二钠固体粉末，随后放置于磁力搅拌器快速搅拌至乳白色；
2、向上述溶液中加入2g十二烷基苯磺酸钠，保持磁力搅拌器搅拌不停，直至液体表面没有泡沫残留；
3、向上述溶液中加入渗透剂14g，搅拌均匀；
4、最后使用固态氢氧化钠溶液调节溶液的pH在6-7范围内，加入氢氧化钠的同时保持搅拌使溶液逐渐清澈，并用pH计实时测量溶液pH值，直至乳白色全部消失，成为透明溶液，最后使用pH计确定最终酸洗液pH值为6.5。最后定容至1L。
新配置的酸洗液可能酸性较大，酸洗过程中会有部分黑色氧化物沉淀，或者出现酸洗速度慢、处理不彻底等缺陷。在酸洗过程中，如有条件可适当对酸洗液进行加热，最后保持溶液清澈。为保证酸洗效果，实验过程可在恒温水浴箱中进行，酸洗方式选择浸泡法。
为了验证本实施例酸洗液的酸洗效果，进行酸洗实验，将钢材试样在酸洗液中浸泡250s后，将钢材试样取出自然晾干，钢材试样外观呈现均匀光亮的银白色且铁锈基本去除，盐雾条件下钢材表面出现氧化物时间超过135小时，如图3所示。将铜材试样在酸洗液中浸泡15s后，将铜材试样取出自然晾干，铜材试样外观呈现均匀光亮的***，盐雾条件下铜材表面出现氧化物时间超过160小时，如图4所示。
实施例三
本发明提出的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，配置1L上述实验用酸洗溶液的方法如下：
1、选取适合容积的烧杯。在烧杯中加入400ml的去离子水，依次按顺序向该烧杯中加入10mL的植酸，25g羟基乙叉二膦酸固体和8g乙二胺四乙酸二钠固体粉末，随后放置于磁力搅拌器快速搅拌至乳白色；
2、向上述溶液中加入2g十二烷基苯磺酸钠，保持磁力搅拌器搅拌不停，直至液体表面没有泡沫残留；
3、向上述溶液中加入渗透剂14g，搅拌均匀；
4、最后使用固态氢氧化钠溶液调节溶液的pH在6-7范围内，加入氢氧化钠的同时保持搅拌使溶液逐渐清澈，并用pH计实时测量溶液pH值，直至乳白色全部消失，成为透明溶液，最后使用pH计确定最终酸洗液pH值为7。最后定容至1L。
新配置的酸洗液可能酸性较大，酸洗过程中会有部分黑色氧化物沉淀，或者出现酸洗速度慢、处理不彻底等缺陷。在酸洗过程中，如有条件可适当对酸洗液进行加热，最后保持溶液清澈。为保证酸洗效果，实验过程可在恒温水浴箱中进行，酸洗方式选择浸泡法。
为了验证本实施例酸洗液的酸洗效果，进行酸洗实验，将钢材试样在酸洗液中浸泡300s后，将钢材试样取出自然晾干，钢材试样外观呈现均匀光亮的银白色，盐雾条件下钢材表面出现氧化物时间超过145小时，如图5所示。将铜材试样在酸洗液中浸泡20s后，将铜材试样取出自然晾干，铜材试样外观呈现均匀光亮的***，盐雾条件下铜材表面出现氧化物时间超过140小时。如图6所示。
实施例四
本发明提出的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，配置1L上述实验用酸洗溶液的方法如下：
1、选取适合容积的烧杯。在烧杯中加入700ml的去离子水，依次按顺序向该烧杯中加入20mL的植酸，30g羟基乙叉二膦酸固体和10g乙二胺四乙酸二钠固体粉末，随后放置于磁力搅拌器快速搅拌至乳白色；
2、向上述溶液中加入2g十二烷基苯磺酸钠，保持磁力搅拌器搅拌不停，直至液体表面没有泡沫残留；
3、向上述溶液中加入渗透剂14g，搅拌均匀；
4、最后使用固态氢氧化钠溶液调节溶液的pH在4-7范围内，加入氢氧化钠的同时保持搅拌使溶液逐渐清澈，并用pH计实时测量溶液pH值，直至乳白色全部消失，成为透明溶液，最后使用pH计确定最终酸洗液pH值为7。最后定容至1L。
新配置的酸洗液可能酸性较大，酸洗过程中会有部分黑色氧化物沉淀，或者出现酸洗速度慢、处理不彻底等缺陷。在酸洗过程中，如有条件可适当对酸洗液进行加热，最后保持溶液清澈。为保证酸洗效果，实验过程可在恒温水浴箱中进行，酸洗方式选择浸泡法。
为了验证本实施例酸洗液的酸洗效果，进行酸洗实验，将钢材试样在酸洗液中浸泡180s后，将钢材试样取出自然晾干，钢材试样外观呈现均匀光亮的银白色，铁锈已被除完，盐雾条件下钢材表面出现氧化物时间超过160小时，如图7所示。将铜材试样在酸洗液中浸泡15s后，将铜材试样取出自然晾干，铜材试样外观呈现均匀光亮的***且其表面基本无铜锈，盐雾条件下铜材表面出现氧化物时间超过145小时，如图8所示。
结合图1-8所示，明显可以看出使用上述酸洗液处理钢材和铜材前后的差异，清洗、除锈效果显著。具体原理如下：植酸是一种有机强酸，具有很强的螯合能力，其6个带负电的磷酸根基团可与钙、铁、镁，铜等金属离子产生不溶性化合物，使金属离子的有效性降低。羟基乙叉二膦酸是一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂，能与铁、铜、锌等金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化物。乙二胺四乙酸二钠也是强效螯合剂，防腐剂和抗氧化剂，因具有很高稳定常数，能与碱金属以外的绝大多数金属离子生成稳定的螯合物。十二烷基苯磺酸钠是中性的表面活性剂，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，是非常出色的阴离子表面活性剂，对蛋白污垢和油性污垢有显著的去污效果。聚乙二醇是一种分散剂、润滑剂、乳化剂其能够加快除锈的速率。在这些物质的协同作用下可以加速钢和铜表面各种污垢和氧化物的溶解，达到与无机酸相当，甚至超越的酸洗效果。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
Claims (4)
1.一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，其特征在于，每1L上述酸洗液包括10-20ml的植酸、20.0g-30.0g/L的羟基乙叉二膦酸，8.0-10.0g/L的乙二胺四乙酸二钠、1-3g/L十二烷基苯磺酸钠、7-9g/L聚乙二醇和13-15g/L渗透剂，余量为水和pH值调节剂，且pH值为6-7。
2.根据权利要求1所述的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，其特征在于，pH值调节剂为NaOH、KOH、K2CO3、KPO3、Na2SiO3、氨水中的一种或几种任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，其特征在于，植酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸二钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、渗透剂均为化学纯或分析纯试剂。
4.根据权利要求1所述的一种钢材和铜材通用环保型中性酸洗液，其特征在于，水为去离子水、蒸馏水、直饮自来水或矿泉水。
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