專利名稱：不銹鋼清洗劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械、冶金中的酸洗技術(shù)，具體地涉及一種不銹鋼的清洗劑。
背景技術(shù)：
眾所周知，不論不銹鋼的管材還是板材，在熱處理、熱軋、焊接等加工時，它的表面都會生成氧化皮，既不美觀也有礙下一道工序，因此需要將其除去。
長久以來，國內(nèi)外普遍采用化學(xué)法清除不銹鋼表面的氧化皮，所使用的清洗劑基本都是采用氫氟酸、硝酸，如中國專利CN89103222.3、CN93108942.5、CN93111022.X。氫氟酸不僅劇毒，而且容易揮發(fā)，給操作者的身體健康造成影響，同時也對環(huán)境造成破壞和污染。
現(xiàn)在國內(nèi)外一直在尋找替代氫氟酸的不銹鋼表面氧化皮清洗劑，并且已有所報道，如德國專利DE3006777A1、日本專利JP5873777。從相應(yīng)的說明書我們了解到DE3006777A1用堿金屬六氟鋁酸鹽作為載體加上硝酸配成酸洗膏，這種組成同樣會生成氫氟酸；JP5873777僅僅在使用硝酸和氫氟酸的洗液中預(yù)先加入過氧化氫或高錳酸鹽與產(chǎn)生的氮氧化物反應(yīng)以防止氮氧化物逸出。上述專利所述的產(chǎn)品，除仍含氫氟酸外，還發(fā)現(xiàn)它們對不銹鋼氧化皮的清洗效果差，只能清洗表面輕微的氧化皮層，且速度緩慢，還必需對洗液加熱升溫。另外也有采用混酸對不銹鋼氧化皮進(jìn)行清洗的技術(shù)，混酸清洗劑酸洗速度快。如中國專利CN03141908.9中使用硝酸、磷酸、過氧化氫等，但只能清洗0.5mm以下的氧化皮。中國專利(公開號1090339A)公開的“多功能不銹鋼酸洗劑”中采用鹽酸、硝酸、硫酸三種混酸及LK型緩釋劑組合配制的酸洗液存在緩釋率小于60％，需要加熱至50～75℃使用，并且只能清洗較薄的氧化皮等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不含氟，且能在常溫下清除不銹鋼氧化皮的清洗劑。
解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是不銹鋼清洗劑由含有下列重量百分比的原料制備而成硝酸1～50％、鹽酸5～50％、過硫酸銨0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化劑0.5～20％、緩釋劑0.1～5％。其中，所述硝酸的重量百分比是以普通工業(yè)硝酸(65％)計、鹽酸的重量百分比是以普通工業(yè)鹽酸(34％)計得到的數(shù)據(jù)。
所述清洗劑可以制成清洗液，它是由下列重量百分比的原料制備而成硝酸1～50％、鹽酸5～50％、過硫酸銨0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化劑0.5～20％、緩釋劑0.1～5％，其余為水。
優(yōu)選的方案是它是由下列重量百分比的原料制備而成硝酸3～8％、鹽酸10～13％、過硫酸銨1～4％、水溶性氯化物5～8％、催化劑6～10％、緩釋劑0.5～1％，其余為水。
所述的清洗劑可以制成膏狀清洗劑，它由下列重量百分比的原料制備而成硝酸3～30％、鹽酸5～20％、過硫酸銨0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化劑0.5～20％、緩釋劑0.1～5％，其余為酸性白泥和水，酸性白泥的量以清洗劑調(diào)為膏狀為宜。
其中，所述的催化劑按清洗劑重量百分比計包括丁炔二醇0～10％和乙二胺四乙酸二鈉0.5～10％。所述的緩釋劑按緩釋劑總重量計，由以下百分比的組分組成癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐溫8～30％、三聚磷酸鈉2～12％。所述水溶性氯化物為氯化鐵、氯化鈉、氯化鋅中的任意一種或幾種的組合物。
本發(fā)明提供的制備液態(tài)不銹鋼清洗劑的方法，包括如下步驟a、按照所需原料配比稱取原料，并根據(jù)癸二酸三乙醇酰胺60～80份、吐溫8～30份、三聚磷酸鈉2～12份的重量配比配制緩釋劑；b、在水中加入過硫酸銨、水溶性氯化物、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二鈉、緩釋劑，同時進(jìn)行攪拌使其溶解；c、加入硝酸、鹽酸，攪拌混合均勻后即得清洗液。
本發(fā)明提供的制備膏狀不銹鋼清洗劑的方法，包括如下步驟a、按照所需原料配比稱取原料，并根據(jù)癸二酸三乙醇酰胺60～80份、吐溫8～30份、三聚磷酸鈉2～12份的重量配比配制緩釋劑；b、在酸性白泥中加入過硫酸銨、氯化鐵、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二鈉、緩釋劑，然后加入硝酸、鹽酸，攪拌使其充分混合均勻；c、補加水將清洗劑調(diào)為膏狀。
在本發(fā)明的清洗劑中加入了癸二酸三乙醇酰胺、吐溫及三聚磷酸鈉的復(fù)合物作為緩釋劑，能有效防止混酸對不銹鋼基體的腐蝕；且不含有氟或者能夠生成氟的化合物，不會對人體造成氟骨病一類的氟中毒，也不會造成環(huán)境污染；而且本發(fā)明的清洗劑可以制成溶液或膏狀形式，在室溫條件下清洗不銹鋼氧化皮，操作簡單、方便，清洗速度快并節(jié)約能源。
具體實施例方式
本發(fā)明的不銹鋼清洗劑按重量百分比包括以下組分硝酸1～50％、鹽酸5～50％、過硫酸銨0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化劑0.5～20％、緩釋劑0.1～5％、其余為水。
用鹽酸、硝酸的混合酸取代現(xiàn)有清洗劑中的氫氟酸等，同不銹鋼中的鐵及氧化物反應(yīng)，生成的鹽及氫氣使氧化皮溶解或成為碎屑與鋼材基層相離。配方中的過硫酸銨中的過硫酸根作為氧化劑，以使清洗劑氧化不銹鋼氧化皮中的Cr3+、Ni2+、Fe2+及其氧化物成為高價態(tài)離子及其化合物，而氨根離子對高價鐵、鎳、鉻離子具有強烈的絡(luò)和作用。
催化劑對酸化反應(yīng)起到催化作用，包括按清洗劑重量百分比計的丁炔二醇0～10％、乙二胺四乙酸二鈉0.5～10％。鹽硝混酸借助催化劑的作用，把鹽酸中的氯轉(zhuǎn)化成氯原子，氯原子又可以結(jié)合成氯分子。其中初生態(tài)的氯原子具有很高的活性，對不銹鋼的氧化皮具有強烈的攻擊型，使附著在基體表面的氧化層被破壞，酸中的氫和基體中的鐵等立即反應(yīng)放出氫氣，氣體的剝離作用使氧化皮與基體相分離，從而實現(xiàn)清洗的目的。
配方中的水溶性氯化物包括氯化鐵、氯化鈉、氯化鋅等，既提供足夠數(shù)量的氯離子，同時氯化鐵還能保持一定數(shù)量的高價鐵離子對酸化反應(yīng)起到催化作用。
緩釋劑采用癸二酸三乙醇酰胺、吐溫及三聚磷酸鈉形成的組合物。緩釋劑各組分的重量百分比為癸二酸三乙醇酰胺60～80％、吐溫8～30％、三聚磷酸鈉2～12％。它們既能減緩對鋼鐵的腐蝕又是一種表面活性劑，有利于清洗劑對氧化皮的滲透作用，加快對氧化皮的溶解?，F(xiàn)有技術(shù)中普遍采用六次甲基四胺、若丁、三氧化二砷等作為緩釋劑，對一般碳素鋼及Cr13馬氏體不銹鋼有較好的緩蝕作用，但對1Cr18Ni9Ti1的不銹鋼的緩蝕性能較差而且對點蝕幾乎不發(fā)生抑制作用。下面將已有的緩釋劑與本發(fā)明的緩釋劑在10％的鹽硝混酸中對1Cr18Ni9Ti1的緩蝕性能進(jìn)行比較

中國專利公開號1090339A公開的“多功能不銹鋼酸洗劑”中采用鹽酸、硝酸、硫酸三種混酸及LK型緩釋劑組合，但存在緩釋率小于60％，需要加熱至50～75℃使用，并且只能清洗較薄的氧化皮?；焖崆逑磩┻€存在對基體金屬有一定的溶解的缺陷，因而易發(fā)生過腐蝕。
實施例一在1000Kg水中依次加入過硫酸銨15Kg、氯化鐵120Kg、丁炔二醇180Kg、乙二胺四乙酸二鈉16Kg、緩釋劑22Kg，邊加邊攪拌，使其充分溶解；然后加入65％w/w的硝酸500Kg、34％的鹽酸400Kg，攪拌使其混合均勻后即得所需清洗液。其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺13.2Kg、吐溫6.6Kg、三聚磷酸鈉2.2K。
其中所使用的硝酸和鹽酸也可以是65～70％w/w的工業(yè)硝酸、30～34％w/w的工業(yè)鹽酸，計算其重量百分比以65％w/w的硝酸，34％的鹽酸計算。本實施例使用的原料純度≥98％w/w的過硫酸銨、純度≥98％w/w的乙二胺四乙酸二鈉、純度≥98％w/w的丁炔二醇含量、純度≥90％w/w的癸二酸三乙醇酰胺、純度≥98％w/w的吐溫、純度≥98％w/w的三聚磷酸鈉。
將800Kg表面焊縫有較多氧化層、已脫脂處理過的1Cr18Ni9Ti1不銹鋼管置于清洗液中浸泡3～5分鐘，取出在清水池中沖洗以除去管壁上殘留的清洗液，焊縫及周圍的氧化層即被清除殆盡，鋼管全部呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。每噸清洗液可以清洗15噸以上的不銹鋼管，而且以后的清洗液無須因鐵的沉淀而丟棄，只需加入達(dá)到上述濃度的酸、過硫酸銨即可重新使用。
實施例二在4000Kg水中依次加入過硫酸銨200Kg、氯化鋅550Kg、丁炔二醇500Kg、乙二胺四乙酸二鈉400Kg、緩釋劑50Kg，加入同時進(jìn)行攪拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸600Kg、34％w/w的鹽酸1000Kg，攪拌待混合均勻后，即得所需清洗液。其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺35.5Kg、吐溫10.5Kg、三聚磷酸鈉4Kg。
將4000Kg表面焊縫有較多氧化層、已脫脂處理過的1Cr18Ni9Ti1不銹鋼管置于清洗液中浸泡2～5分鐘，取出在清水池中沖洗以除去管壁上殘留的清洗液，焊縫及周圍的氧化層即被清除殆盡，鋼管全部呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。每噸清洗液可以清洗20噸以上的不銹鋼管，而且以后的清洗液無須因鐵的沉淀而丟棄，只需加入適量的酸、過硫酸銨即可重新使用。
實施例三在2700Kg的水中依次加入過硫酸銨160Kg、氯化鐵220Kg、丁炔二醇218Kg、乙二胺四乙酸二鈉160Kg、緩釋劑22Kg，加入的同時進(jìn)行攪拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸120Kg、34％w/w鹽酸400Kg，攪拌混合均勻后即得清洗液。其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺17.6Kg、吐溫3.3Kg、三聚磷酸鈉1.1Kg。
將3000Kg表面有厚度2mm的氧化層、已脫脂處理過的3Cr13不銹鋼板置于清洗液中浸泡6分鐘，取出在清水池中沖洗以除去板上殘留的清洗液，氧化皮即被清除殆盡，整塊不繡鋼板呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。
實施例四在2000Kg水中依次加入過硫酸銨60Kg、乙二胺四乙酸二鈉290Kg、緩釋劑45Kg，加入的同時進(jìn)行攪拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸1000Kg、34％的鹽酸800Kg，攪拌使其混合均勻后即得所需清洗液。其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺35Kg、吐溫7.5Kg、三聚磷酸鈉2.5K。
將1600Kg表面焊縫有較多氧化層、已脫脂處理過的1Cr18Ni9Ti1不銹鋼管置于清洗液中浸泡3～5分鐘，取出在清水池中沖洗以除去管壁上殘留的清洗液，焊縫及周圍的氧化層即被清除殆盡，鋼管全部呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。
實施例五在1960Kg的水中依次加入過硫酸銨90Kg、氯化鐵190Kg、氯化鈉120Kg、丁炔二醇150Kg、乙二胺四乙酸二鈉170Kg、緩釋劑22Kg，加入的同時進(jìn)行攪拌，使其充分溶解。然后加入65％w/w的硝酸500Kg、34％w/w鹽酸700Kg，攪拌混合均勻后即得清洗液。其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺13.2Kg、吐溫6.4Kg、三聚磷酸鈉2.4Kg。
將3000Kg表面有2mm厚度的氧化層、已脫脂處理過的3Cr13不銹鋼板置于清洗液中浸泡6分鐘，取出在清水池中沖洗以除去板上殘留的清洗液，氧化皮即被清除殆盡，整塊不繡鋼板呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。
實施例六在200Kg酸性白泥中依次加入過硫酸銨4Kg、氯化鐵12Kg、氯化鋅3Kg、丁炔二醇15Kg、乙二胺四乙酸二鈉10Kg、緩釋劑2Kg，然后加入65％的硝酸39Kg、34％鹽酸80Kg，攪拌使其充分混合，待均勻后補加40Kg水即得膏狀清洗劑。其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺1.3Kg、吐溫0.56Kg、三聚磷酸鈉0.14Kg。
將膏狀清洗劑涂于表面有氧化層、已脫脂處理過的1Cr18Ni9Ti1不銹鋼管上，使其反應(yīng)3～10分鐘，取出在清水池中沖洗以除去管壁上殘留的清洗液，焊縫及周圍的氧化層即被清除殆盡，鋼管全部呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。
實施例七方法同實施例六，各原料配比如下氯化鐵8Kg氯化鋅4Kg過硫酸銨30Kg 丁炔二醇10Kg乙二胺四乙酸二鈉8Kg 緩釋劑5Kg65％的硝酸150Kg 34％鹽酸100Kg酸性白泥374Kg水100Kg其中緩釋劑配比為癸二酸三乙醇酰胺4Kg、吐溫0.5Kg、三聚磷酸鈉0.5Kg。
將膏狀清洗劑涂于表面有氧化層、已脫脂處理過的1Cr18Ni9Ti1不銹鋼管上，使其反應(yīng)4-5分鐘，取出在清水池中沖洗以除去管壁上殘留的清洗液，焊縫及周圍的氧化層即被清除殆盡，鋼管全部呈現(xiàn)亮白色的不銹鋼光澤。
總之，在本發(fā)明的清洗劑能有效防止鹽硝混酸對不銹鋼基體的腐蝕，且不含有氟或者能夠生成氟的化合物，制成溶液或膏狀形式，在室溫條件下清洗不銹鋼氧化皮，操作簡單、方便，清洗速度快并節(jié)約能源。
權(quán)利要求
1.不銹鋼清洗劑，其特征在于它是由含有下列重量百分比的原料制備而成硝酸 1～50％ 鹽酸 5～50％過硫酸銨 0.5～8％水溶性氯化物 0～20％催化劑0.5～20％ 緩釋劑0.1～5％。
2.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼清洗劑，其特征在于它是由下列重量百分比的原料制備而成硝酸 1～50％鹽酸 5～50％過硫酸銨 0.5～8％ 水溶性氯化物 0～20％催化劑0.5～20％ 緩釋劑0.1～5％，其余為水。
3.如權(quán)利要求2所述的不銹鋼清洗劑，其特征在于它是由下列重量百分比的原料制備而成硝酸 3～8％ 鹽酸 10～13％過硫酸銨 1～4％ 水溶性氯化物 5～8％催化劑6～10％緩釋劑0.5～1％，其余為水。
4.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼清洗劑，其特征在于所述的清洗劑為膏狀清洗劑，由下列重量百分比的原料制備而成硝酸 3～30％ 鹽酸 5～20％過硫酸銨 0.5～8％水溶性氯化物 0～20％催化劑0.5～20％ 緩釋劑0.1～5％其余為酸性白泥和水。
5.如權(quán)利要求1～4任一項所述的不銹鋼清洗劑，其特征在于所述的催化劑按清洗劑重量百分比計包括丁炔二醇0～10％和乙二胺四乙酸二鈉0.5～10％。
6.如權(quán)利要求1～4任一項所述的不銹鋼清洗劑，其特征在于所述的緩釋劑按緩釋劑總重量計，由以下百分比的組分組成癸二酸三乙醇酰胺 60～80％吐溫 8～30％三聚磷酸鈉 2～12％。
7.如權(quán)利要求1～4任一項所述的不銹鋼清洗劑，其特征在于水溶性氯化物為氯化鐵、氯化鈉、氯化鋅中的任意一種或幾種的組合物。
8.制備權(quán)利要求2或3所述的不銹鋼清洗劑的方法，包括如下步驟a、按照所需原料配比稱取原料，并根據(jù)癸二酸三乙醇酰胺60～80份、吐溫8～30份、三聚磷酸鈉2～12份的重量配比配制緩釋劑；b、在水中加入過硫酸銨、水溶性氯化物、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二鈉、緩釋劑，同時進(jìn)行攪拌使其溶解；c、加入硝酸、鹽酸，攪拌混合均勻后即得清洗液。
9.制備權(quán)利要求4所述的膏狀不銹鋼清洗劑的方法，包括如下步驟a、按照所需原料配比稱取原料，并根據(jù)癸二酸三乙醇酰胺60～80份、吐溫8～30份、三聚磷酸鈉2～12份的重量配比配制緩釋劑；b、在酸性白泥中加入過硫酸銨、氯化鐵、丁炔二醇、乙二胺四乙酸二鈉、緩釋劑，然后加入硝酸、鹽酸，攪拌使其充分混合均勻；c、補加水將清洗劑調(diào)為膏狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不銹鋼的清洗劑，具體地說，按重量百分比包括以下組分硝酸1～50％、鹽酸5～50％、過硫酸銨0.5～8％、水溶性氯化物0～20％、催化劑0.5～20％、緩釋劑0.1～5％、其余為水。本發(fā)明清洗劑中加入了癸二酸三乙醇酰胺、吐溫及三聚磷酸鈉的復(fù)合物作為緩釋劑，能有效防止鹽硝混酸對不銹鋼基體的腐蝕；且不含有氟或者能夠生成氟的化合物；而且本發(fā)明的清洗劑可以制成溶液或膏狀形式，在室溫條件下清洗不銹鋼氧化皮，操作簡單、方便并節(jié)約能源。
文檔編號C23G1/02GK1696351SQ20051002097
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者白敏 申請人:中國第二重型機械集團(tuán)公司