RU2247142C1 - Cleaning solution to clean and degrease metallic surface - Google Patents

Abstract

FIELD: cleaners.

SUBSTANCE: cleaning solutions for industrial cleaning of metallic surfaces, in particular when preparing metal before dyeing and depositing metal coatings in mechanical engineering, metallurgy, and other areas, contain, wt %: potassium silicate 0.2-0.5, sodium silicate 0.1-0.25, sodium nitrate 0.03-0.05, soda ash 2-4, and water.

EFFECT: enhanced cleaning and passivating capabilities of solution having reduced toxicity, which allows spray washing of metallic articles.

2 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к моющим растворам, применяемым для промышленной очистки металлических поверхностей от загрязнений, и может быть использовано при подготовке поверхности металла перед окрашиванием или нанесением металлических покрытий в машиностроении, черной металлургии и других отраслях промышленности.The invention relates to washing solutions used for industrial cleaning of metal surfaces from contaminants, and can be used in preparing the metal surface before painting or applying metal coatings in mechanical engineering, ferrous metallurgy and other industries.

Известна моющая композиция для очистки металлических поверхностей перед окрашиванием, содержащая, мас.%: фосфорнокислый натрий трехзамещенный 8-11, фосфорнокислый натрий двухзамещенный 18-22, тетраборнокислый натрий 8-10, полигликолевый эфир жирных синтетических спиртов 1-3, водный 3,5-5%-ный раствор солей алкилфосфорных кислот 0,01-3,5, не более 6% по крайней мере одного соединения из ряда: оксиэтилированный монононилфенол на основе тримеров пропилена, моноэтаноламиновая соль 2-этилгексилового эфира алкилфосфорной кислоты, ацеталь алкилфенилполиоксиэтиленгликоля и кальцинированную соду до 100 (патент РФ 2155799, МПК 7 С 11 D 1/72, 3/075, 3/10, 2000).Known detergent composition for cleaning metal surfaces before painting, containing, wt.%: Sodium phosphate trisubstituted 8-11, sodium phosphate disubstituted 18-22, sodium tetraborate 8-10, polyglycol ether of synthetic fatty alcohols 1-3, water 3,5- 5% solution of salts of alkylphosphoric acids 0.01-3.5, not more than 6% of at least one compound from the series: ethoxylated monononylphenol based on propylene trimers, monoethanolamine salt of 2-ethylhexyl ether of alkylphosphoric acid, acetal alkylphenylpoly xylene glycol and soda ash up to 100 (RF patent 2155799, IPC 7 C 11 D 1/72, 3/075, 3/10, 2000).

Недостатком известной композиции является повышенное содержание в ней экологически вредных фосфатов и фенолсодержащих соединений, вследствие чего затрудняется обезвреживание отработанных смесей.A disadvantage of the known composition is the high content of environmentally harmful phosphates and phenol-containing compounds in it, which makes it difficult to render waste mixtures harmless.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является моющее средство для очистки металлической поверхности, содержащее, мас.%: кальцинированная сода 3,8-4,2, кремневокислый натрий 0,4-0,6, бихромат калия 0,4-0,6, вода до 100 (авторское свидетельство СССР №1796673, МПК 5 C 11 D 3/4, 1993).Closest to the claimed technical solution is a detergent for cleaning a metal surface, containing, wt.%: Soda ash 3.8-4.2, sodium silicate 0.4-0.6, potassium dichromate 0.4-0.6, water up to 100 (USSR author's certificate No. 1796673, IPC 5 C 11 D 3/4, 1993).

Недостатками известного моющего средства являются его токсичность из-за применяемого бихромата калия и недостаточная моющая способность при качестве очистки поверхности металла, т.к. кремневокислый натрий образует с кальцинированной содой кристаллогидраты, которые высаливаются на поверхности очищенного металла и плохо удаляются при промывке, что приводит к вторичной (щелочной) коррозии металла.The disadvantages of the known detergent are its toxicity due to the potassium dichromate used and insufficient washing ability with the quality of cleaning the metal surface, because sodium silicate forms crystalline hydrates with soda ash, which are salted out on the surface of the purified metal and are poorly removed during washing, which leads to secondary (alkaline) corrosion of the metal.

Задачей изобретения является повышение моющей и пассивирующей способности раствора, снижение его токсичности.The objective of the invention is to increase the washing and passivating ability of the solution, reducing its toxicity.

Поставленная задача достигается тем, что моющий раствор для очистки и обезжиривания металлической поверхности, содержащий кремневокислый натрий и кальцинированную соду, согласно изобретению дополнительно содержит калий кремневокислый и натрий азотнокислый, при следующем соотношении компонентов мас.%:The problem is achieved in that the washing solution for cleaning and degreasing a metal surface containing sodium silicate and soda ash, according to the invention additionally contains potassium silicate and sodium nitrate, in the following ratio, wt.%:

натрий кремневокислый - 0,10-0,25sodium sulfate - 0.10-0.25

калий кремневокислый - 0,20-0,50potassium silicic acid - 0.20-0.50

натрий азотнокислый - 0,03-0,05sodium nitrate - 0.03-0.05

кальцинированная сода - 2,0-4,0soda ash - 2.0-4.0

вода остальноеwater rest

Технический результат, который достигается при использовании заявляемого раствора, заключается в том, что введением в состав новых компонентов: калия кремневокислого (дополнительного связующего) и натрия азотнокислого (пассиватора в щелочной среде) достигается повышение моющей и пассивирующей способностей раствора, а отсутствие в растворе бихромата калия снижает его токсичность; раствор является экологически безопасным, причем отработанный раствор может быть использован в дальнейшем в качестве нейтрализующего средства.The technical result that is achieved by using the inventive solution is that the introduction of new components: potassium silicate (an additional binder) and sodium nitrate (a passivator in an alkaline medium) increases the washing and passivating abilities of the solution, and the absence of potassium dichromate in the solution reduces its toxicity; the solution is environmentally friendly, and the spent solution can be used in the future as a neutralizing agent.

Калий кремневокислый не образует кристаллогидратов с карбонатом натрия (кальцинированной содой) и, следовательно, экранирует поверхность очищенного металла от щелочной (вторичной) коррозии.Potassium silicate does not form crystalline hydrates with sodium carbonate (soda ash) and, therefore, shields the surface of the purified metal from alkaline (secondary) corrosion.

При содержании калия кремневокислого в моющем растворе менее 0,2 мас.% после промывки на поверхности металлоизделий вследствие недостаточной защиты действием силиката калия появляются следы щелочной коррозии в виде желтого налета гидроксидов железа.When the content of potassium silicate in the washing solution is less than 0.2 wt.% After washing on the surface of metal products due to insufficient protection by the action of potassium silicate, traces of alkaline corrosion appear in the form of a yellow coating of iron hydroxides.

Повышение содержания калия кремневокислого в моющем растворе более 0,5 мас.% нецелесообразно, т.к. не влияет на повышение защитных (экранирующих) свойств моющего раствора.An increase in the content of potassium silicate in the washing solution of more than 0.5 wt.% Is impractical, because does not affect the increase of protective (shielding) properties of the washing solution.

Натрий кремневокислый эмульгирует загрязнения и повышает качество обезжиривания поверхности металла.Sodium silicate emulsifies contaminants and improves the quality of degreasing of the metal surface.

При содержании натрия кремневокислого в моющем растворе менее 0,10 мас.% снижается степень очистки и обезжиривания моющего раствора, т.к. загрязнения не полностью удаляются с металлической поверхности.When the content of sodium silicic acid in the washing solution is less than 0.10 wt.%, The degree of cleaning and degreasing of the washing solution is reduced, because dirt is not completely removed from the metal surface.

Повышение содержания натрия кремневокислого в моющем растворе более 0,25 мас.% нецелесообразно, т.к. не повышает эффективность очистки и обезжиривания металлической поверхности, при этом кремневокислый натрий образует с кальцинированной содой кристаллогидраты, которые высаливаются на поверхности очищенного металла и плохо удаляются при промывке, что приводит к вторичной (щелочной) коррозии металла.An increase in the content of sodium silicic acid in the washing solution of more than 0.25 wt.% Is impractical, because it does not increase the efficiency of cleaning and degreasing a metal surface, while sodium silicate forms crystalline hydrates with soda ash, which are salted out on the surface of the purified metal and are poorly removed during washing, which leads to secondary (alkaline) corrosion of the metal.

Натрий азотнокислый в щелочной среде пассивирует (окисляет) поверхность металла и в смеси с силикатами калия и натрия обеспечивает временную (межоперационную) защиту металла от щелочной (вторичной) коррозии перед окрашиванием.Sodium nitrate in an alkaline medium passivates (oxidizes) the surface of the metal and, in a mixture with potassium and sodium silicates, provides temporary (interoperational) protection of the metal from alkaline (secondary) corrosion before staining.

При понижении содержания натрия азотнокислого в моющем растворе мене 0,03 мас.% не достигается межоперационная защита (пассивация) металлической поверхности и появляются очаги ржавления.With a decrease in the sodium nitrate content in the washing solution of less than 0.03 wt.%, The interoperational protection (passivation) of the metal surface is not achieved and foci of rust appear.

Повышение концентрации натрия азотнокислого в моющем растворе более 0,05 мас.% нецелесообразно, т.к. не влияет на повышение пассивирующих свойств моющего раствора против щелочной (вторичной) коррозии очищенной металлической поверхности.An increase in the concentration of sodium nitrate in the washing solution of more than 0.05 wt.% Is impractical, because does not affect the increase in the passivating properties of the washing solution against alkaline (secondary) corrosion of the cleaned metal surface.

Кальцинированная сода является активным моющим компонентом.Soda ash is an active detergent component.

При содержании в моющем растворе кальцинированной соды менее 2 мас.% не обеспечивается степень очистки металлической поверхности, т.е. раствор проявляет низкую моющую способность.When the content of soda ash in the washing solution is less than 2 wt.%, The degree of purification of the metal surface is not ensured, i.e. the solution exhibits a low washing ability.

Увеличивать содержание кальцинированной соды в растворе более 4 мас.% нежелательно, т.к. такой моющий раствор плохо удаляется с металлической поверхности после промывки, что в дальнейшем отрицательно сказывается на качестве окрашенной поверхности.Increasing the content of soda ash in a solution of more than 4 wt.% Is undesirable, because such a washing solution is poorly removed from the metal surface after washing, which subsequently adversely affects the quality of the painted surface.

Пример. Для заявляемого моющего раствора для очистки и обезжиривания металлической поверхности в емкость объемом 1,5 м³ с горячей водой при температуре 80°С при перемешивании насосом загружали 45 кг кальцинированной соды по ГОСТ 5100-85, 0,6 кг калиево-натриевого жидкого стекла с плотностью 1,45 г/см³ и соотношением K₂SiO₃=Na₂SiO₃=2:1 натрия азотнокислого по ГОСТ 4168-79, 11,25 кг.Example. For the inventive washing solution for cleaning and degreasing a metal surface in a container with a volume of 1.5 m ³ with hot water at a temperature of 80 ° C with stirring, a pump was loaded with 45 kg of soda ash in accordance with GOST 5100-85, 0.6 kg of potassium-sodium liquid glass with density of 1.45 g / cm ³ and a ratio of K ₂ SiO ₃ = Na ₂ SiO ₃ = 2: 1 sodium nitrate according to GOST 4168-79, 11.25 kg.

Получили моющий раствор с концентрацией 356 г/л следующего состава, мас.%:Got a washing solution with a concentration of 356 g / l of the following composition, wt.%:

калий кремневокислый - 0,35potassium silicate - 0.35

натрий кремневокислый - 0,17sodium sulfate - 0.17

натрий азотнокислый - 0,04sodium nitrate - 0.04

кальцинированная сода - 3.0soda ash - 3.0

вода остальноеwater rest

Экспериментальную проверку свойств полученного моющего раствора, оценку степени очистки, качества защиты (пассивации) металлической поверхности образцов проводили в сталепрокатной лаборатории Центральной лаборатории ОАО “Западно-Сибирский металлургический комбинат”.The experimental verification of the properties of the obtained washing solution, assessment of the degree of purification, the quality of protection (passivation) of the metal surface of the samples was carried out in the steel-rolling laboratory of the Central Laboratory of OJSC West Siberian Metallurgical Plant.

Определение степени очистки металлоизделий производили следующим образом. Испытуемую партию образцов металлоизделий взвешивали (m₁,г) и с помощью крючков навешивали на конвейерную линию, скорость продвижения 1 м/мин. При прохождении образцов через камеру обезжиривания проводилась их струйная обработка под давлением 0,1-0,15 МПа моющего раствора с температурой 70-90°С в течение 3 мин. После струйной промывки водой при тех же условиях и камерной сушки в течение 15 мин образцы взвешивали (m₂,г), протирали органическим растворителем и снова взвешивали (m₃,г).The degree of purification of metal products was determined as follows. The test batch of samples of metal products was weighed (m ₁ , g) and hung with hooks on the conveyor line, the advance speed of 1 m / min. When passing the samples through the degreasing chamber, they were blasted under the pressure of 0.1-0.15 MPa of the washing solution with a temperature of 70-90 ° C for 3 minutes. After jet washing with water under the same conditions and chamber drying for 15 min, the samples were weighed (m ₂ , g), wiped with an organic solvent and weighed again (m ₃ , g).

Степень очистки образцов (А) в процентах определяли по формуле:The degree of purification of samples (A) in percent was determined by the formula:

где m₁ - масса образцов исходная, г;where m ₁ is the mass of the original samples, g;

m₂ - масса образцов после обработки в моющем растворе сm ₂ - mass of samples after processing in a washing solution with

последующими промывкой и сушкой, г;subsequent washing and drying, g;

m₃ - масса образцов после обработки органическим растворителем, г.m ₃ is the mass of samples after treatment with an organic solvent, g.

Степень очистки (в процентах) получали как среднеарифметическое значение результатов для десяти последовательных испытаний.The degree of purification (in percent) was obtained as the arithmetic mean of the results for ten consecutive tests.

Нанесение порошковой краски на поверхность очищенного металла производилось с помощью ручных пистолетов установки электростатического напыления “Корсар-2” с последующим формированием покрытия в печи полимеризации “Мари-М” при температуре 180-225°С.Powder paint was applied to the surface of the cleaned metal using hand guns of the Korsar-2 electrostatic spraying machine, followed by coating formation in a Mari-M polymerization furnace at a temperature of 180-225 ° С.

Полученное покрытие порошковой краской характеризовалось высокими качественными характеристиками: толщиной 65 мкм, прочностью 13,2/90 Дж/см² и адгезией 1 балл, определяемой методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78.The resulting powder paint coating was characterized by high quality characteristics: 65 microns thick, 13.2 / 90 J / cm ² strength and 1 point adhesion, determined by the method of grating notches according to GOST 15140-78.

Результаты испытаний различных составов моющих растворов для очистки и обезжиривания металлической поверхности сведены в таблицы 1, 2. Испытания подтвердили, что моющие растворы, приготовленные из компонентов, количество которых взято в заявленных пределах, обладают оптимальными свойствами (высокая степень очистки 98%, хорошее качество защиты (пассивации) - поверхность металла - чистая.The test results of various compositions of detergent solutions for cleaning and degreasing a metal surface are summarized in tables 1, 2. Tests have confirmed that detergent solutions prepared from components, the amount of which is taken within the stated limits, have optimal properties (high degree of purification 98%, good quality protection (passivation) - metal surface - clean.

Практические данные доказали, что соотношение компонентов при получении моющего раствора можно варьировать, однако изменение содержания компонентов за заявляемые пределы нежелательно (см. таблица 2, пример 1.5.), т.к. свойства раствора ухудшаются.Practical data proved that the ratio of components when receiving a washing solution can be varied, however, a change in the content of components beyond the declared limits is undesirable (see table 2, example 1.5.), Because the properties of the solution are deteriorating.

Таким образом, при использовании предлагаемого моющего раствора для очистки и обезжиривания металлической поверхности при заявляемом соотношении компонентов достигается высокое качество очистки и обезжиривания, временная (межоперационная) защита металла от щелочной (вторичной) коррозии перед окрашиванием и снижение токсичность моющего раствора, что позволяет использовать раствор для струйной обработки металлоизделий.Thus, when using the proposed washing solution for cleaning and degreasing a metal surface with the claimed ratio of components, a high quality of cleaning and degreasing is achieved, temporary (interoperational) protection of the metal from alkaline (secondary) corrosion before staining, and a decrease in the toxicity of the washing solution, which makes it possible to use the solution for jet processing of metal products.

Предлагаемый моющий раствор промышленно применим для очистки и обезжиривания металлических поверхностей от загрязнений и может быть использован при подготовке поверхности металла перед окрашиванием или нанесением металлических покрытий в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности.The proposed washing solution is industrially applicable for cleaning and degreasing metal surfaces from contaminants and can be used in preparing the metal surface before painting or applying metal coatings in mechanical engineering, metallurgy and other industries.

Таблица 1Table 1   Содержание компонентов в массе, мас. %The content of components in the mass, wt. % Наименование компонентовName of components прототипprototype Заявляемый состав (2-4)The inventive composition (2-4)     11 22 33 44 55 Калий кремневокислыйPotassium silicic acid   0,100.10 0,200.20 0,350.35 0,500.50 0,600.60 Натрий кремневокислыйSodium silicate 0,500.50 0,500.50 0,100.10 0,170.17 0,250.25 0,300.30 Натрий азотнокислыйSodium nitrate   0,020.02 0,030,03 0,040.04 0,050.05 0,060.06 Кальцинированная содаSoda ash 4,004.00 1,001.00 2,002.00 3,003.00 4,004.00 5,005.00 Калия бихроматPotassium dichromate 0,500.50           ВодаWater 95,0095.00 98,3898.38 97,6797.67 96,4496.44 95,2095,20 94,0494.04

Claims (1)

Моющий раствор для очистки и обезжиривания металлической поверхности, содержащий кальцинированную соду, натрий кремневокислый и воду, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит калий кремневокислый и натрий азотнокислый при следующем соотношении компонентов, мас.%:A washing solution for cleaning and degreasing a metal surface containing soda ash, sodium silicic acid and water, characterized in that the solution additionally contains potassium silicic acid and sodium nitrate in the following ratio, wt.%: Калий кремневокислый 0,2-0,5Potassium silicic acid 0.2-0.5 Натрий кремневокислый 0,10-0,25Sodium silicate 0.10-0.25 Натрий азотнокислый 0,03-0,05Sodium nitrate 0.03-0.05 Кальцинированная сода 2-4Soda Ash 2-4 Вода ОстальноеWater Else