專利名稱：一種不銹鋼酸洗替代劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬酸洗替代劑，尤其涉及一種不銹鋼酸洗替代劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼從鋼坯熱軋成各種板材和型材時(shí)，表面會被空氣中的氧氧化，產(chǎn)生黑色、黃色的緊密氧化層，為了提高不銹鋼的外觀和耐蝕性，加工后的不銹鋼必須進(jìn)行酸洗處理。在不銹鋼(特殊鋼)酸洗線中，通常采用混酸(hno3+hf)酸洗工藝，HNO3在混酸酸洗過程中起主要作用，不但能夠溶解鐵鉻的氧化物，還能夠有效地改善酸洗后不銹鋼的表面質(zhì)量。HF也起著重要的作用，F(xiàn)離子能將過剩的Fe3+、Ni2+、Cr3+結(jié)合成復(fù)雜的氟配位化合物，減少溶液中游離Fe3+、Ni2+、Cr3+的含量，促進(jìn)酸洗反應(yīng)的進(jìn)行，有效提高酸洗效率，同時(shí)HF對氧化皮中少量硅的氧化物也有很好的去除效果。由于HF易揮發(fā)，在配置酸洗液時(shí)，極易造成大量HF逸出。由于HF具有強(qiáng)腐蝕性和刺激性，若不采取有效的處理措施，不僅浪費(fèi)了大量的酸液，而且對操作工人造成身體傷害，同時(shí)對車間設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。不銹鋼表面經(jīng)清洗后，不銹鋼表面易產(chǎn)生一種疏松的黑色薄層，需要再經(jīng)硝酸浸泡、刷洗白化等進(jìn)一步處理。而且清洗溫度較高時(shí)，也易產(chǎn)生過蝕現(xiàn)象。另外，在混酸酸洗過程中，由于金屬及金屬氧化物與強(qiáng)酸發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生大量的酸性氣溶膠態(tài)污染物，即為酸霧。酸霧具有瞬時(shí)濃度高、腐蝕性強(qiáng)等特征，其中NO和NO2濃度可達(dá)200 3500mg/m3。另外，排入大氣后，還會產(chǎn)生嚴(yán)重的煙囪“黃龍”現(xiàn)象，將對周圍環(huán)境、人民群眾的身體健康以及其它動植物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。為了減少或減緩酸霧的揮發(fā)，目前大多數(shù)企業(yè)采用在酸洗液中添加酸霧抑制劑，通過表面活性劑產(chǎn)生的泡沫進(jìn)行酸霧抑制。由于不銹鋼采用高濃度的硝酸混酸酸洗工藝，酸霧起霧速度快且NOx濃度高，從應(yīng)用效果來看，傳統(tǒng)酸霧抑制劑需要幾十分鐘的起泡時(shí)間，過長的起泡時(shí)間使抑霧效果并不明顯，且泡沫層容易破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不銹鋼酸洗替代劑及其制備方法。不銹鋼酸洗酸替代劑，以質(zhì)量百分比計(jì)，硝酸10 20%、氫氟酸替代劑5 10%、抑霧劑O. 2 1. 0%、穩(wěn)泡劑O. 2 1. 0%和水余量；氫氟酸替代劑為固體氟化物，抑霧劑為非離子型表面活性劑或陰離子型表面活性劑或二者的復(fù)合物；氟化物為二氟氫化鈉、二氟氫化鉀、二氟氫化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化銨中的一種或多種；非離子型表面活性劑為高級脂肪醇聚氧化乙烯醚、高級脂肪酸聚氧化乙烯醚或高級脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一種或多種，其中烷基碳數(shù)10 26，環(huán)氧乙烷加成數(shù)5 20，陰離子型表面活性劑為長鏈烷基磺酸鈉、長鏈烷基硫酸酯或長鏈烷基苯磺酸鈉，其中烷基碳數(shù)8 18，穩(wěn)泡劑為低碳脂肪胺或無機(jī)銨鹽的一種或多種，其中烷基碳數(shù)3 6。所述的低碳脂肪胺為乙二胺、尿素、丙二胺、正丁胺。所述的無機(jī)銨鹽為氯化銨、氨水、氟化銨、氟化氫銨。不銹鋼酸洗替代劑的制備方法在不銹鋼酸洗槽中預(yù)先加入水，攪拌，按照質(zhì)量百分比依次加入10 20%硝酸、5 10%氫氟酸替代劑，O. 2 1. 0%非離子型表面活性劑、
O.1 O. 3%陰離子型表面活性劑、O. 2 1. 0%穩(wěn)泡劑、加熱至40 80°C,混合均勻后即可得到不銹鋼酸洗酸替代劑。本發(fā)明主要用于不銹鋼表面酸洗，起到除油、除銹、去氧化皮、緩蝕、抑霧等功效，實(shí)現(xiàn)除油除銹除二合一，同時(shí)促進(jìn)頑固氧化皮的清除，特別是熱軋、退化、回火過程中生成的高溫難清除氧化皮，大大縮短清洗時(shí)間，同時(shí)防止氫脆的產(chǎn)生；大大降低金屬的腐蝕速度，最終使產(chǎn)品表面清潔干凈，形成均勻的銀白色亞光結(jié)構(gòu)，適用于各種型號的不銹鋼；同時(shí)可以抑制酸霧的逸出，大大改善生產(chǎn)環(huán)境。本發(fā)明在HNO3溶液中，加入氫氟酸替代劑。氟化物為二氟氫化鈉、二氟氫化鉀、二氟氫化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化銨中的一種或多種。相對于直接投加HF溶液，通過反應(yīng)產(chǎn)生的HF更為安全，具有釋放速度穩(wěn)定、極少揮發(fā)、對周圍環(huán)境影響小等特點(diǎn)，在溶液中同步產(chǎn)生的HF具有較強(qiáng)的滲透作用，可很快達(dá)到鋼鐵基體氧化膜的表面，會使鐵氧化物的溶解速度大大提高，除掉氧化膜后發(fā)生析氫反應(yīng)，利用新生態(tài)氫的還原和氫氣的剝離作用，達(dá)到進(jìn)一步去除氧化膜的目的，從而加速酸液的除銹功能。另外，通過加入抑霧劑在機(jī)械攪拌和化學(xué)反應(yīng)等作用，酸液表面可迅速生成一層致密的泡沫，泡沫層穩(wěn)定且 存在時(shí)間較長，從而抑制酸霧的逸出，改善操作環(huán)境，降低酸液的消耗。抑霧劑中復(fù)合表面活性劑具有強(qiáng)烈的乳化和分散能力，可保證酸洗液足夠潤濕和滲透性能，加快清洗速度，同時(shí)還可以去除殘留在鋼鐵表面少量的油污，提高線材酸洗質(zhì)量。抑霧劑為非離子型表面活性劑和陰離子型表面活性劑復(fù)合物，非離子型表面活性劑為高級脂肪醇聚氧化乙烯醚，高級脂肪酸聚氧化乙烯醚和高級脂肪胺聚氧化乙烯醚，其中烷基碳數(shù)10 26，環(huán)氧乙烷加成數(shù)5 20，陰離子型表面活性劑為長鏈烷基磺酸鈉，長鏈烷基硫酸酷和長鏈燒基苯橫酸納，其中燒基碳數(shù)8 18。 穩(wěn)泡劑具有穩(wěn)定酸液中泡沫的作用,可大大延長泡沫的存在時(shí)間。酸霧酸洗替代劑的使用方法非常簡單，直接投入酸洗槽中即可。在不銹鋼酸洗槽中預(yù)先加入一定體積的水，然后按照質(zhì)量百分比依次加入10 20%硝酸、O. 2 1. 0%非離子型表面活性劑、O.1 O. 3%陰離子型表面活性劑、O. 2 1. 0%穩(wěn)泡劑、5 10%氫氟酸替代劑，上述幾種藥劑均勻混合之后，將溫度加入至40 80°C，即得本發(fā)明的不銹鋼酸洗替代齊U。具體用量可根據(jù)酸洗槽的容積大小、液面面積、酸液濃度、酸液溫度、酸液的新舊程度等具體條件而定，其最終考核指標(biāo)是以不銹鋼表面是否清潔干凈、酸液表面能均勻覆蓋10 20mm厚的泡沫，并能有效地控制酸霧逸出而定。
具體實(shí)施例方式不銹鋼酸洗酸替代劑，其特征在于以質(zhì)量百分比計(jì)，硝酸10 20%、氫氟酸替代劑5 10%、抑霧劑O. 2 1. 0%、穩(wěn)泡劑O. 2 1. 0%和水余量；氫氟酸替代劑為氟化物，抑霧劑為非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑或二者的復(fù)合物；氟化物為二氟氫化鈉、二氟氫化鉀、二氟氫化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化銨中的一種或多種；非離子型表面活性劑為高級脂肪醇聚氧化乙烯醚、高級脂肪酸聚氧化乙烯醚或高級脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一種或多種，其中烷基碳數(shù)10 26，環(huán)氧乙烷加成數(shù)5 20，陰離子型表面活性劑為長鏈烷基磺酸鈉、長鏈烷基硫酸酯或長鏈烷基苯磺酸鈉，其中烷基碳數(shù)8 18，穩(wěn)泡劑為低碳脂肪胺或無機(jī)銨鹽的一種或多種，其中烷基碳數(shù)3 6。所述的低碳脂肪胺為乙二胺、尿素、丙二胺、正丁胺。所述的無機(jī)銨鹽為氯化銨、氨水、氟化銨、氟化氫銨。不銹鋼酸洗替代劑的制備方法在不銹鋼酸洗槽中預(yù)先加入水，攪拌，按照質(zhì)量百分比依次加入10 20%硝酸、5 10%氫氟酸替代劑，O. 2 1. 0%非離子型表面活性劑、
O.1 O. 3%陰離子型表面活性劑、穩(wěn)泡劑O. 2 1. 0%、，加熱至40 80°C，得到不銹鋼酸洗酸替代劑。實(shí)施例1 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入640L水，然后加入160L濃度為60%的硝酸溶液；高級脂肪醇聚氧化乙烯醚1. 0kg，烷基碳數(shù)為10 12，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為5 ;十二烷基硫酸酯1. Okg ;乙二胺2. Okg ;二氟氫化鈉50kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成2. 2cm厚度細(xì)密泡沫層，未見明顯酸霧產(chǎn)生,酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入600L水，然后加入250L濃度為60%的硝酸溶液；高級脂肪醇聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳數(shù)為16 18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為8 ;高級脂肪胺聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳數(shù)為18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為18 ;十八烷基磺酸鈉6kg ;尿素2. Okg ;二氟氫化銨80kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成
2.1cm厚度細(xì)密泡沫層， 未見明顯酸霧產(chǎn)生，酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入600L水，然后加入200L濃度為60%的硝酸溶液；高級脂肪醇聚氧化乙烯醚3. 2kg，烷基碳數(shù)為24 26，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為20 ;八烷基苯磺酸鈉3kg ;丙二胺2. 4kg ;二氟氫化鉀100kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 8cm厚度泡沫層,未見明顯酸霧產(chǎn)生,酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入600L水，然后250L濃度為60%的硝酸溶液；力口入高級脂肪酸聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳數(shù)為16 18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為16 ;高級脂肪醇聚氧化乙烯醚2. 8kg，烷基碳數(shù)為20 24，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為10 ;十八烷基苯磺酸鈉4kg ；氯化銨3. Okg ;氟化銨50kg，二氟氫化鈉50kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 9cm厚度泡沫層,未見明顯酸霧產(chǎn)生,酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入600L水，然后200L濃度為60%的硝酸溶液；力口入高級脂肪酸聚氧化乙烯醚2. 2kg，烷基碳數(shù)為16 18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為14 ;高級脂肪醇聚氧化乙烯醚2. 8kg，烷基碳數(shù)為20 24，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為10 ;十六烷基硫酸酯6kg ；氨水5kg ;二氟氫化銨52kg，二氟氫化鈉48kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 9cm厚度泡沫層,未見明顯酸霧產(chǎn)生,酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例5 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入660L水，然后330L濃度為60%的硝酸溶液；加入高級脂肪胺聚氧化乙烯醚4kg，烷基碳數(shù)為16 18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為16 ;十四烷基磺酸鈉6kg ;乙二胺2kg ;尿素3kg ;氟化鈉48kg, 二氟氫化鉀52kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 9cm厚度泡沫層，未見明顯酸霧產(chǎn)生，酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例6 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入520L水，然后280L濃度為60%的硝酸溶液；加入高級脂肪胺聚氧化乙烯醚2kg，烷基碳數(shù)為20 24，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為10 ;十二烷基磺酸鈉2kg ;乙二胺5kg ;氟化胺50kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 9cm厚度泡沫層，未見明顯酸霧產(chǎn)生,酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例7 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入660L水，然后140L濃度為60%的硝酸溶液；力口入高級脂肪酸聚氧化乙烯醚2. 2kg，烷基碳數(shù)為16 18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為16 ;高級脂肪胺聚氧化乙烯醚2. 8kg，烷基碳數(shù)為20 24，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為10 ;十八烷基硫酸酯4kg ；丙二胺2kg ;氟化銨5kg ;二氟氫化胺48kg，二氟氫化鉀32kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 9cm厚度泡沫層，未見明顯酸霧產(chǎn)生，酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。實(shí)施例8 :在Im3酸洗槽中，預(yù)先加入600L水，然后330L濃度為60%的硝酸溶液；加入高級脂肪酸聚氧化乙烯醚5kg，烷基碳數(shù)為16 18，環(huán)氧乙烷加成數(shù)為12 ;十八烷基苯磺酸鈉5kg ;氨水2kg ;氟 化鉀50kg。上述幾種藥劑均勻混合之后，將酸洗液溫度加入至40 80°C，即可得到不銹鋼酸洗替代劑，之后放入未經(jīng)處理的不銹鋼管件，2分鐘后酸洗液面可形成形成1. 9cm厚度泡沫層，未見明顯酸霧產(chǎn)生,酸洗5 10分鐘之后取出不銹鋼表面清潔干凈，并能形成銀白色亞光結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼酸洗酸替代劑，其特征在于以質(zhì)量百分比計(jì)，硝酸10 20%、氫氟酸替代齊[J 5 10%、抑霧劑0. 2 1. 0%，穩(wěn)泡劑0. 2 1. 0%和水余量；氫氟酸替代劑為氟化物，抑霧劑為非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑或二者的復(fù)合物；氫氟酸替代劑為二氟氫化鈉、二氟氫化鉀、二氟氫化銨、氟化鈉、氟化銨、氟化鉀的一種或多種；非離子型表面活性劑為高級脂肪醇聚氧化乙烯醚、高級脂肪酸聚氧化乙烯醚或高級脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一種或多種，其中烷基碳數(shù)10 26，環(huán)氧乙烷加成數(shù)5 20，陰離子型表面活性劑為長鏈燒基橫酸納、長鏈燒基硫酸酷或長鏈燒基苯橫酸納，其中燒基碳數(shù)8 18,穩(wěn)泡劑為低碳脂肪胺或無機(jī)銨鹽的一種或多種，其中烷基碳數(shù)3 6。
2.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼酸洗酸替代劑，其特征在于所述的氫氟酸替代劑為二氟氫化鈉、二氟氫化鉀、二氟氫化銨、氟化鈉、氟化銨、氟化鉀； 如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼酸洗酸霧抑制劑，其特征在于所述的低碳脂肪胺為乙二胺、尿素、丙二胺、正丁胺。
3.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼酸洗酸霧抑制劑，其特征在于所述的無機(jī)銨鹽為氯化銨、氨水、氟化銨、氟化氫銨。
4.一種如權(quán)利要求1所述不銹鋼酸洗替代劑的制備方法，其特征在于在不銹鋼酸洗槽中預(yù)先加入水，按照質(zhì)量百分比依次加入10 20%硝酸、5 10%氫氟酸替代劑、0. 2 1.0%非離子型表面活性劑、0.1 0. 3%陰離子型表面活性劑、0. 2 1. 0%穩(wěn)泡劑，加熱至40 80°C，混合均勻，得到不銹鋼酸洗酸替代劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不銹鋼酸洗酸霧抑制劑及其制備方法。以質(zhì)量百分比計(jì)，非離子型表面活性劑0.2～1.0%、陰離子型表面活性劑0.1～0.3%、穩(wěn)泡劑0.5～1.0%和水余量；非離子型表面活性劑為高級脂肪醇聚氧化乙烯醚、高級脂肪酸聚氧化乙烯醚、高級脂肪胺聚氧化乙烯醚中的一種或多種，其中烷基碳數(shù)10～26，環(huán)氧乙烷加成數(shù)5～20，陰離子型表面活性劑為長鏈烷基磺酸鈉、長鏈烷基硫酸酯或長鏈烷基苯磺酸鈉，其中烷基碳數(shù)8～18，穩(wěn)泡劑為低碳脂肪胺或無機(jī)銨鹽。本發(fā)明具有組份簡單和不含有機(jī)溶劑等特點(diǎn)，而且成膜速度快、成膜厚度厚且穩(wěn)定，酸霧抑制效率高，特別在不銹鋼混酸酸洗時(shí)高硝酸濃度條件下，具有顯著的抑酸霧效果。
文檔編號C23G1/08GK103046064SQ20121055096
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者雷樂成, 朱京科, 楊彬, 李中堅(jiān) 申請人:浙江大學(xué)