金属酸性清洗添加剂的种类应用效果

(2)对金属材料无腐蚀性。清洗后的金属工件 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面仍然保持原有金属光泽。根据大量的实践经验，笔 者认为最好根据不同的金属材质，分别选择主洗、助洗等物质和不同含量，以示区别不同金属而采用不同组 成或不同的含量。少磷甚至无磷化合物组合配方理论上应该是可行的，且是必然的发展趋势。 (3)有较好的工艺性能。水基金属清洗剂使用温度不宜太高，使用含量5％(JB／T4323·l—1999)，水 洗性能良好、操作简便、容易维护j对工人健康无害，三废处理方便、可行，环境污染性小。 (4)能满足不同客户的其它要求，如短暂防锈、体系色泽、浊点和温度高低、时间长短等问题。 鉴于以上，水基金属清洗剂组合中，主洗、助洗、络合、稳定、抗沉淀等剂是一个综合考虑的系统，这是因 为在体系中，有些物质虽然具有某种作用，但参与组合后其功能也许减弱或消失，也许相反，这些都是需要大 量的试验加以验证的。 诚然，环保型水基金属清洗剂组成，目前仅限于实验室中，尚未投入实际生产运作，也许还会面临许多的 困难，但我们深信，高效且环保的水基金属清洗剂的运用，是必然且肯定的。 金属酸性清洗添加剂研制 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 北京长航晶晶精细化工科技发展中心 李毅总工程师 温州市晶化精细化工有限公司 郑笃通总经理 一、前言 改革开放短短的几十年来，我国依靠各种资源优势，使各类金属工业制品得到了飞速增长。但是在经济 高速增长的同时，也给环境带来了极其严重的威胁和挑战。 长期以来钢铁冶金行业、不锈钢行业、标准件拉丝、电镀及表面处理工艺前处理酸洗工艺，大多数厂家使 用工业盐酸、硫酸、硝酸清除锈蚀和氧化皮，产生大量的酸雾，严重地破坏了环境，影响操作者的健康，而且对 各种设备腐蚀也是相当地严重，在操作过程中稍有不慎还会产生工件过腐蚀现象，造成工件表面的脱碳和氢 脆，严重地影响了前处理产品的质量。 针对这种情况，我们在参阅了国内外大量资料的基础上，经过反复试验，采用高科技植物提炼的非离子 表面活性剂与微粒技术相结合，成功地研制发明了金属酸性清洗添加剂。经过批量生产的实践证明该添加 剂性能稳定可靠。它的问世大大降低了酸洗工艺过程中腐蚀性气体的逸出，保护了操作者的健康，提高了产 品质量，避免了工件表面过腐蚀和氢脆现象的产生，降低了盐酸、硫酸及硝酸的用量，提高了去除氧化皮的速 度。 二、金属酸性清洗添加剂的主要成分及其主要特点 1．酸性清洗去除氧化皮添加剂 传统的酸洗工艺对金属表面的氧化皮清洗的原理是：利用强酸对氧化皮进行溶解，从而达到去除金属表 面氧化皮的目的，此种方法不仅速度慢、费时，而且金属表面氧化皮与强酸作用生成金属盐，同时对金属基体 ．-——278-——— 科技与创新 国防科技大学学报 第 33 卷，第 7 期 2011 年 2 月 文章编号：1671-88911（2011）22-2297-51 金属清洗增效剂 脂肪酸甲酯乙氧基化物及其磺酸盐 孔凡杰 中国人民解放军装备再制造研究中心 北京 100072 金属清洗、钢铁除油脱脂等硬表面清洗，都 会用到大量的表面活性剂，这些表面活性剂主要 是壬基酚或脂肪醇聚氧乙烯醚系列，如陶氏的 NP 系列、巴斯夫的 TO 系列、沙索 AEO 等产品。也会 用到一些阴离子产品，如十二烷基苯磺酸钠 LAS、 醇醚硫酸钠 AES 等。 以上这些表面活性剂都具有较好的乳化除油 等性能，但是分散性能普遍较差。国内的金属清 洗剂往往都是由以上表面活性剂复配而得，因此 普遍存在的问题就是泡沫太高，分散性能差，油 污容易反沾污在金属表面，并且除油脱脂速度慢， 低温条件下清洗效果更差。脂肪酸甲酯乙氧基化 物 FMEE 及其磺酸盐 FMES 凭借其低泡沫与强大的 分散和防沾污能力，弥补了常规表面活性剂这一 缺陷。 国外的金属清洗剂，如汉高的产品，则具有 良好的防止油污反沾污的性能，清洗效率高、清 洗速度更快，常温亦有较好的清洗效果。根据2007 年汉高公开的金属清洗剂相关专利 Nr40 2007 091 330.5，汉高公司使用脂肪酸甲酯乙氧基 化物磺酸盐 FMES 代替了其它阴离子产品，从 而解决了清洗时间慢、低温效果差、油污容易 反沾污等一系列问题。 3M 新材料公司于 2008 年正式宣布，全新 的 Novec 系列工业清洗剂正式推向市场，该系 列的产品使用了大量的脂肪酸甲酯乙氧基化 物 FMEE，从而使常温下也可获得极佳的净洗效 果。 FMEE 类的表面活性剂，凭借其强大的分 散净洗能力、较低的泡沫性能，已经在纺织前 处理、纸浆脱墨等领域得到了广泛应用；在工 业清洗领域，利用 FMEE 或 FMES 代替部分常规 表面活性剂，降低原料成本，提高净洗效果， 减少净洗时间，悄然成为工业清洗的必然的选 择。 孔凡杰：男，北京人，长期从事各种国防设备的清洗和养护工作。 联系方式：kongfanjie1967@163.com。 造成不同程度的腐蚀，而且酸洗液寿命短。 去除钢铁表面的锈与黑皮，主要应用硫酸和盐酸。铁的氧化物与酸起反应生成可溶于水的盐类和水，反 应如下i FeO+H2S04=FeS04+H20 Fe203+3H2S04=Fe2(S04)3+3H20 Fe30‘+4H2S04=FeSO‘+Fe2(S04)3+4H20． FeO+2HCI=FeCl2+H20 Fe203+4HCl=2FeCl3+3H20 Fe304+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H20 如下表所示为清除钢铁氧化皮的通用酸洗工艺的实验数据： A B 工业盐酸(浓度) 30％ 工业盐酸(浓度) 15％ 温度 25℃ 温度 25℃ 酸洗工件 45钢热板材 酸洗工件 45钢热板材 时间(至氧化皮清除干净) 35rain 时间(至氧化皮清除干净) 55rain 外观 灰白色无光泽 外观 灰白色无光泽 根据上表所列酸洗试验数据不难看出，要保证钢铁的酸洗质量就要保证工业盐酸的浓度在30％，否则 将严重影响工效，同时现用的通用酸洗工效很难提高。 “酸性清除氧化皮添加剂”是由多种符合卫生标准的从植物中提炼的经微粒化处理的表面活性剂组成。 该成分在酸性清洗液中具有加速去除金属表面氧化皮的作用，同时该成分的加入使盐酸、硫酸、硝酸溶液表 面张力加大对氧化皮产生一种强力剥离的物理作用，使氧化皮成片的从金属表面脱落。 如下表所示为加人了酸性清洗A型添加剂的酸洗工艺实验数据： A B 工业盐酸(浓度) 30％ 工业盐酸(浓度) 15％ 温度 25℃ 温度 25℃ 酸性清洗添加剂 0．5％(体积比) 酸洗工件 45钢热板材 酸洗工件 45钢热板材 时间(至氧化皮清除干净) 45rain 时间(至氧化皮清除干净) 8min 外观 灰白色无光泽 外观 灰白色无光泽 如表所示试验结果：同样是30％含量的工业盐酸，加入酸性清洗添加剂后，清除工件表面氧化皮的速度 比不加酸性清洗添加剂的酸洗速度提高了4倍，而且酸洗工件的表面粗糙度明显降低。 试验证明：在浓度分别为30％和15％的盐酸溶液中加入酸性清除氧化皮添加剂后，对比去除氧化皮的 ·-·—-279．．—— 速度，发现15％浓度的盐酸比30％浓度的盐酸反而速度加快。 综上所述，该成分可明显提高酸洗液的盐酸离子运动速度。如图所示： 羹 因此得出：金属酸性清洗添加剂具有可在酸性溶液中加速去除氧化皮的作用，经微粒化处理后的添加剂 可以掩盖水中Ca、Mg离子，因而增强了除锈、去除氧化皮的效果。同时该添加剂的加入使盐酸溶液对锈蚀 和氧化皮液面问的张力加大，产生一种强力剥离作用，虽然在酸洗液中盐酸的用量比浓盐酸酸洗降低了 40％-50％的浓度(体积比)，但除锈及清除氧化皮的速度并没有降低，反而相应地有明显提高，而且降低了 酸洗工件的表面粗糙度，提高了工件的表面质量。 2．金属界面保护剂 它可以在金属工件表面形成成相膜，在去除氧化皮后使金属表面及脱落的高价铁氧化皮表面钝化，金属 界面保护剂并不需要形成固态产物膜，而只要在金属表面或部分表面上生成吸附层就够了。当界面保护剂 在金属表面上吸附以后，就改变了金属一溶液界面的结构，并且使金属界面的钝化能力显著提高。当金属表 面上直接形成第一层“吸附”后，金属的溶解速度即已大幅度下降，这种吸附层在金属表面上形成的成相层 进一步阻化了金属的溶解过程，有效地避免过腐蚀现象。 我们都知道在使用盐酸酸洗时，酸洗时间一定要严格掌握，稍有不慎，有些精密零件就会产生过腐蚀。 在使用金属酸性清洗添加剂的酸洗液中就不会有这些顾虑，我们曾经把钢铁工件在常温酸性清洗液中浸泡 24h后取出，从表面粗糙度来看，没有提高。测定脆性证明没有增加。经过实践证明该添加剂有强力剥离高 价铁氧化皮，保护零价铁表面，有效避免过腐蚀现象和氢脆现象，同时还具有使脱落下来的氧化皮表面钝化、 延缓副价铁盐形成的功效，从而延长了酸l生清洗液的使用寿命，可长期循环使用。 3．酸雾抑制剂 该成分能有效地提高溶液的表面张力，在液面内形成张力隔层，使氯化氢、氮氧化物等有毒气体溶解和 分解在溶液中的同时，在酸洗液表面由于物理作用产生了一层紧密的微泡沫，起到了进一步抑制酸雾和氯化 氢、氮氧化物等有毒气体逸出的作用，消减氯化氢气体91％，消减氮氧化物75％，保护大气环境和避免温室 效应的产生，减少盐酸、硫酸、硝酸的损耗，延长了盐酸、硫酸、硝酸的使用寿命，改善了工作环境，减低了生产 成本。 实验证明：酸性去除氧化皮添加剂、金属界面保护剂、酸雾抑制剂进行组合试验，优选其表面张力的最佳 值，其结果如下表： 酸洗去除氧化皮催化剂金属界面保护剂含量比值 0：l l：4 2：3 3：2 4：l l：0 表面张力／dyn／em 29．6431．7433．5233．5243．4634．94 酸洗去除氧化皮催化剂酸雾抑制剂含量比值 0：1 1：4 2：3 4：2 4：l l：0 表面张力／dyn／em 32．4933．55 34 53．6133．6l34．94 ---—-280·--—· 综合上表所列三者比值表面张力的最高值，确定了酸性清洗添加剂成分的配比为酸性去除氧化皮添加 剂：金属界面保护剂为4：l，酸性去除氧化皮添加剂：酸雾抑制剂为4：2。 经过实践证明，金属酸性清洗添加剂具有强力剥离氧化皮，保护金属界面，有效避免金属过腐蚀现象的 产生，延缓金属盐的形成的功效，从而提高了酸洗速度，有效地抑制酸雾及氯化氢、氮氧化物有毒气体的逸 出。 三、金属酸性清洗添加剂的工艺条件 1．金属酸性清洗A型添加剂(黑色金属：盐酸、硫酸酸洗专用) (1)金属酸性清洗A型添加剂的工作温度与时间关系：经过试验，我们优选了金属酸性清洗A型添加剂 的工作温度与时间关系，该添加剂可在10。C以上的温度下达到去除氧化皮的理想效果，它和时问成正比，随 着温度的升高去除黑色氧化皮的速度加快。如图所示： (2)金属酸性清洗A型添加剂浓度与去除氧化皮时间的关系：经过试验发现，金属酸性清洗A型添加剂 在酸性清洗液中的浓度对于去除氧化皮的时间影响较大，浓度太低达不到除锈、去除氧化皮的效果；浓度太 高，又会影响除锈及去除氧化皮的效果。经过反复试验和验证得出有关金属酸性清洗A型添加剂浓度和时 间的关系。如图所示： ．I 善o．8 苎0．6 堡0．4 篓啦 0 0 5 10 15烈l Z5 时向腼n (3)试验条件： A： 盐酸HCI(工业) 60％(体积比) 水40％(体积比) 金属酸性清洗A型添加剂0．15％～1．O％(体积比) 温度 20℃ 通过试验证明：金属酸性清洗A型添加剂浓度在0．15％一1．O％(体积比)为最佳，此时在盐酸60％(体 积比)，温度20℃，时间8min，金属表面去除氧化皮达到工艺要求。 B： 盐酸HCI(工业) 60％(体积比) 水 40％(体积比) 一28l一 温度 20℃ 试验证明，时间45min金属表面去除氧化皮达到工艺要求。 通过以上对比试验，加入金属酸性清洗A型添加剂，在同等工艺条件下，可提高工效5倍。 ． 2．金属酸性清洗B型添加剂(不锈钢：硝酸、氢氟酸专用) (1)金属酸性清洗B型添加剂的工作温度与时间关系：经过试验，我们优选了金属酸性清洗B型添加剂 的工作温度与时间关系，该添加剂可在lO℃以上的温度下达到去除不锈钢氧化皮的效果，它和时间成正比， 随着温度的升高去除氧化皮的速度加快。 足 瑙 霸 时问几 (2)金属酸性清洗B型添加剂的浓度与酸洗时间的关系：经过试验发现，金属酸性清洗B型添加剂在酸 洗液中的浓度对于去除氧化皮的时间影响较大，浓度太低达不到去除氧化皮的效果，浓度太高，又会影响去 除氧化皮的效果，经过反复试验和验证得出有关金属酸性清洗B型添加剂浓度和时间的关系，如图所示： (3)试验条件： 硝酸 15％(体积比) 氢氟酸 15％(体积比) 水 70％一80％(体积比) 金属酸性清洗B型添加剂0．5％一1．0％(体积比) 温度 20。C一40℃ 通过试验证明：金属酸性清洗B型添加剂浓度在0．4％一O．6％(体积比)为最佳，温度20't2，时间lh，不 锈钢表面去除氧化皮达到工艺要求。 四、金属酸性清洗添加剂的工艺规范和配制方法 1．工艺规范 (1)金属酸性清洗A型添加剂的工艺规范 盐酸HCl(工业密度1．19) 60％(体积比) 水40％(体积比) 金属酸性清洗A型添加剂0．5％一1．O％(体积比) 温度 10℃一30℃ ．-—-282．．—— 时间 视工件表面状况而定 (2)金属酸性清洗B型添加剂的工艺规范(略) 2．酸性清洗液的配制 先将总体积需要的盐酸和水加入槽中，然后将所需要量的金属酸性清洗添加剂在搅拌的条件下缓慢加 入槽中，搅拌均匀即可使用。 五、金属酸性清洗添加剂产品的安全、环保性 该产品经北京市疾控中心对其重金属含量的检测结果为： 总砷 铅 总汞 0．3rng／kg 0．05mg／kg 0．01mg／kg 结论：送检产品经检测符合GBl4930．1标准(卫生标准)。 经北京市环保研究院对金属酸性清洗添加剂的生物降解率检测结果为97．9％。 经北京市石景山环保检测站检测金属酸性清洗添加剂对氯化氢气体的去除率为91％，氮氧化物气体的 去除率为75％。 经北京市日化站对金属酸性清洗，添加剂的各项理化指标检测合格符合Q／DxCHJ002—2007标准。 综上所述，金属酸性清洗添加剂是由多种符合工业卫生标准的从天然植物中提炼的非离子表面活性剂 组成，对人体和自然界无毒无害环保型的清洁生产产品。 六、结论 (1)金属酸性清洗添加剂广泛用于钢铁冶金、不锈钢行业、标准件拉丝、电镀表面处理行业的前处理工 艺，提高了生产效率，降低了盐酸、硫酸等酸液使用量约30％，延长盐酸、硫酸、硝酸的使用寿命和利用率。 因而提高了企业的经济效益，同时可避免钢铁表面过腐蚀和氢脆现象的产生，提高了酸性清洗的质量，减少 了废酸的排放量，可节约大量能源。此外，该添加剂还有效地抑制氯化氢、氮氧化物等有毒气体的逸出，对氯 化氢去除率为91％、氮氧化物的去除率为75％，有利于操作者的健康，保护了环境和生产设备，保护了大气 环境，该添加剂符合国家有关清洁生产的要求。 ’ (2)金属酸性清洗添加剂对提高钢铁冶金、标准件拉丝、电镀表面处理行业前处理酸性清洗的产品质量 起到了积极作用，该产品工艺适应性强，它适合各种奥氏体类型钢铁及各种类型铁素体钢铁的酸洗。从酸洗 产品来说，它不仅适合冶金企业的各种钢铁带材、棒材、丝材的酸洗，也同样适合各种铸件、锻件的酸洗，是对 传统的前处理工艺的一次创新。对提高广大从事金属酸性清洗的生产厂家的产品质量将起到不可低估的作 用。 七、应用情况 该产品目前已在浙江青山钢管有限公司、温州宁城钢管厂、温州市丰华不锈钢有限公司、浙江杭州张小 泉剪刀厂等数十家使用，得到了用户的好评。 该产品2006年4月通过北京市科委主持的科学成果鉴定，并申报了国家发明专利；2007年4月通过了 由中国环境保护产业协会主持的产品评议报告；2007年4月获得“中国绿色之星产品”的认证。 八、参考文献(略) ．--——283·--——