本發(fā)明屬于冶金技術領域，具體涉及一種金屬除銹防銹封閉劑及制備方法。
背景技術：
根據(jù)國家標準，鋼鐵表面在進行涂漆、噴塑或電鍍之前，都要對鋼鐵表面進行磷化、鈍化的預處理，以提高鋼鐵表面的防銹性和附和力。傳統(tǒng)行業(yè)中使用手工除銹或酸洗除銹。手工除銹是最早應用的表面處理方法，用于小面積的部位以及不需要進行噴砂處理的地方，它可以去除附著的氧化皮、銹蝕產(chǎn)物以及松散的漆皮和其他雜物。目前，磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜處理廣泛應用于汽車、輪船、機械制造、航空航天及家用電器等產(chǎn)品上。酸洗除銹工藝的酸洗液一般為多種酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氫氟酸等，這些混合酸的腐蝕性很強，同時具有很強的氧化性、較高的腐蝕介質(zhì)的溫度。鋼材的酸洗除銹處理廣泛地應用于冷軋板材坯料及熱軋板材的表面氧化鐵皮的去除，目前酸洗仍是鋼鐵生產(chǎn)和鋼鐵表面處理時不可或缺的工藝過程。
手工除銹不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。傳統(tǒng)酸洗處理工藝的采用雖然是目前最普及的除銹方法，但也帶來如下的一些問題：1、大量消耗鋼鐵材料和酸。在酸洗的過程中，有的主要通過酸與鐵皮的化學反應，溶解相應的金屬氧化物來除去鐵皮。有的，如使用硫酸進行鋼材酸洗時，還要借助于酸與鋼鐵發(fā)生化學反應產(chǎn)生的氫氣泡的剝離作用來除去氧化鐵皮。因此在酸洗過程中，大量消耗酸是必然的。雖然在酸洗中使用酸洗緩蝕劑可以降低鋼鐵的金屬消耗，但是仍有相當量的金屬鐵損失掉。2、可能降低鋼材的物理性能。在酸洗過程中，金屬鐵和酸之間發(fā)生化學反應并產(chǎn)生氫氣。由于酸洗液中的氫的化學位高于被酸洗的鋼材中氫的化學位，生成的氫會滲入鋼中并積存起來造成氫脆，從而影響鋼材的機械性能或以后的加工處理。3、會帶來一系列的環(huán)境污染問題。采用酸洗工藝對鋼材或零件進行表面處理，由于鋼材的品種、產(chǎn)品的規(guī)格和生產(chǎn)的規(guī)模各不相同，從而造成了在生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)環(huán)境方面有著很大差別。如酸洗槽體的密封、對生產(chǎn)設備的腐蝕、酸洗車間的通風排風、酸霧的排出和處理以及污水的處理和排放等方面，處理方法和處理水平相差懸殊。從而會帶來許多環(huán)境保護方面的問題，而需要一一加以處理和解決。4、廢酸和鐵鹽的處理問題。鋼鐵的酸洗在消耗大量金屬鐵的同時還產(chǎn)生大量的廢酸液與相應的酸和氧化鐵或生成的鐵鹽溶液。為了回收和利用這些廢酸液和鐵鹽，需要較大的投資來建設相應的回收和處理設備。特別是對于一些小型的、小批量的鋼鐵件進行酸洗處理時，往往會出現(xiàn)酸洗廢液難以集中進行處理的情況，一旦發(fā)生直接排放的情況，就會對環(huán)境造成嚴重污染。
保證質(zhì)量的前提下，盡量減少處理步驟，縮短處理時間，降低處理成本以及減少處理危害，已成為當前鋼鐵表面處理領域中亟待解決的重要課題。同時，推行環(huán)保生產(chǎn)已成為世界各國實現(xiàn)經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種金屬除銹防銹封閉劑及制備方法，該封閉劑是一種可同時除油、除銹、磷化、鈍化，高附著力，代替底漆的“六合一”綜合封閉劑。
本發(fā)明的目的之一是提供一種金屬除銹防銹封閉劑，所述除銹防銹封閉劑由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水35.4-56.8份，磷酸45-50份，鋁粉1-1.5份，絡合劑1.5-2.2份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份。
優(yōu)選地，所述除銹防銹封閉劑還包括催化劑，所述催化劑1.5-2.2份，所述催化劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉或亞硫酸鈉中的任意一種或幾種。
優(yōu)選地，所述絡合劑為edta。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述金屬除銹防銹封閉劑的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：先將酒石酸，磷酸二氫鋅，十二烷基苯磺酸鈉，重鉻酸鉀，硝酸鎳分別制備成水溶液，備用；將稱量好的磷酸加入鋁粉攪拌，在攪拌的過程中依次添加催化劑，絡合劑，酒石酸水溶液，磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，混勻即可得金屬除銹防銹封閉劑。
優(yōu)選地，所述制備方法包括如下步驟：1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，在這個反應階段加入催化劑，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反應?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
優(yōu)選地，所述步驟3)中，酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加17-25質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述步驟3)中，所述步驟1)中，磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加17-30質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述步驟3)中，所述步驟1)中，十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.4-0.8質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
優(yōu)選地，所述磷酸加入鋁粉攪拌后加入催化劑，得到反應液1。
與傳統(tǒng)除銹工藝相比，本發(fā)明的技術方案具有如下優(yōu)點：
1、傳統(tǒng)表面處理需要多道工序，現(xiàn)改為一道工序完成，可以減少傳統(tǒng)表面處理操作次數(shù)多、清潔繁瑣的過程，徹底節(jié)省金屬表面處理的材料和人工費用。
2、產(chǎn)品無污染，無氣味，使用安全可靠，操作過程不存在排放廢水問題，金屬表面處理清洗后，沉淀的殘留不存在液體排放，處理液可重復使用，適當補充原液即可，節(jié)約金屬前處理的成本費用，且腐蝕性弱，人體皮膚短時間接觸用清水清洗即可，無揮發(fā)性，不易燃，無特殊氣味，操作絕對安全。
3、抗沖擊性強，用本產(chǎn)品處理過的金屬表面完全與保護層(油漆)高度粘合，具極強抗沖擊性，有較長時間防腐防銹壽命，與現(xiàn)有市場上傳統(tǒng)處理產(chǎn)品相比，使用本產(chǎn)品的物體可延長金屬表面維護時間，更上一個檔次。
4、工作環(huán)境要求低，無“三廢”排放，操作簡單。
采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于：1、本發(fā)明研制的封閉劑適用于鋼鐵表面涂裝前處理及生銹鐵件表面除銹處理，室溫下使鋼鐵工件表面去油、除銹、磷化、鈍化一步完成，用后產(chǎn)生高附著力并可代替底漆使用。封閉劑可循環(huán)使用，節(jié)省工時，節(jié)約電源。2、本封閉劑具有高效節(jié)能、適應性強等特點，適合于局部和戶外大型部件的處理，也可作短期存放的防銹處理。3、本封閉劑不含銅、鉛、錫、鈷、銻、汞、鎘等有害物質(zhì)，不污染環(huán)境。4、本發(fā)明提供了一種新的磷化方法，所得磷化膜有較好的防銹性和附著力。該方法具有工序少，操作簡單，投資小，能大量節(jié)約人力物力和財力，對大型工件也可進行處理等優(yōu)越性，該封閉劑性能穩(wěn)定，成膜耐蝕性及附著力均佳。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
實施例1
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水35.4份，磷酸45份，鋁粉1份，催化劑1.5份，絡合劑edta1.5份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為硫酸鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，在這個反應階段加入催化劑，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反應?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加17質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加17質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.4質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實施例2
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水56.8份，磷酸50份，鋁粉1.5份，催化劑2.2份，絡合劑edta2.2份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，在這個反應階段加入催化劑，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反應?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加25質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加30質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.8質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實施例3
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水40份，磷酸48份，鋁粉1.2份，催化劑2份，絡合劑edta1.8份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸氫鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，在這個反應階段加入催化劑，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍澹玫椒磻?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加20質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加18.5質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.5質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實施例4
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水50份，磷酸46份，鋁粉1.1份，催化劑1.8份，絡合劑1.6份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為亞硫酸鈉。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，在這個反應階段加入催化劑，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反應?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加23.4質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加25質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.6質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實施例5
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水38份，磷酸46份，鋁粉1.3份，催化劑1.7份，絡合劑edta1.9份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸鈉和亞硫酸鈉質(zhì)量比1:1混合物。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，在這個反應階段加入催化劑，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反應?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加18.3質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加18質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.7質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實施例6
一種金屬除銹防銹封閉劑，由如下質(zhì)量份的物質(zhì)組成：水38份，磷酸46份，鋁粉1.3份，絡合劑edta1.9份，酒石酸5份，磷酸二氫鋅7份，十二烷基苯磺酸鈉0.2份，重鉻酸鉀0.05份，硝酸鎳0.03份；所述催化劑為碳酸鈉和亞硫酸鈉質(zhì)量比1:1混合物。
制備方法包括如下步驟：
1)首先將磷酸倒入容器中，再將鋁粉均勻撒在磷酸上，讓其反應，得到反應液1；
2)向反應液1中緩慢加入絡合劑，讓液體由濁轉(zhuǎn)變?yōu)榍?，得到反應?；
3)制備酒石酸水溶液、磷酸二氫鋅水溶液，十二烷基苯磺酸鈉水溶液，重鉻酸鉀水溶液，硝酸鎳水溶液，將上述物質(zhì)的水溶液在攪拌下依次加入容器中，混勻制得所述金屬除銹防銹封閉劑。
酒石酸水溶液為5質(zhì)量份酒石酸添加18.3質(zhì)量份的水；磷酸二氫鋅水溶液為7質(zhì)量份磷酸二氫鋅添加18質(zhì)量份的水；十二烷基苯磺酸鈉水溶液為0.2質(zhì)量份十二烷基苯磺酸鈉添加0.7質(zhì)量份的水；重鉻酸鉀水溶液為0.05質(zhì)量份重鉻酸鉀添加0.5質(zhì)量份的水；硝酸鎳水溶液為0.03質(zhì)量份硝酸鎳添加0.5質(zhì)量份的水。
實施例7
本實施例將進一步闡述封閉劑的使用效果。實施例1-7中所述除銹防銹封閉劑使用效果差距不明顯，僅以實施例5例舉，其余實施例相同。
應用本發(fā)明實施例5所述的金屬除銹防銹封閉劑清洗鋼材，鋼材分別為國標gb/t8923.1-2001中所述a級、b級、c級、d級。清洗方法如下：
a級(鋼材表面完全覆蓋，粘附的氧化皮，幾乎無鐵銹)：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時間2-5分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達到sa1級，同時將鋼材置于室內(nèi)3個月未見明顯銹痕，防銹效果好。
b級(鋼材表面已開始銹蝕，氧化皮開始成片狀脫落)：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時間5-7分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達到sa2.5級，除銹效果好。
c級(鋼材表面上的氧化皮已銹蝕或可刮除，裸眼可看到輕微銹點)：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時間7-10分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達到sa3級，除銹效果好。
d級(鋼材表面上的氧化皮已銹蝕剝落，裸眼可看到大量銹點)：均勻噴涂本除銹防銹封閉劑，保持時間12-15分鐘，擦除封閉劑，除銹效果達到sa3級，除銹效果好。
實施例8
應用本發(fā)明實施例5中所述的金屬除銹防銹封閉劑對g7634、g7724熱軋線材進行酸洗，浸泡時間為15分鐘，常溫，無需做鈍化處理。按照此方法酸洗的g7634、g7724表面無氧化鐵皮殘留，外觀呈亮白色。說明本發(fā)明的金屬除銹防銹封閉劑可以替代傳統(tǒng)酸洗工序。
實施例9
本發(fā)明的金屬除銹防銹封閉劑使用方法如下：
使用時，將生銹的金屬浸泡在本除銹劑中，浸泡時間為2-30分鐘。
若多次使用，應對除銹劑的濃度進行檢測，當除銹劑中酸濃度較低時應補加除銹劑，然后再繼續(xù)使用，除銹劑的除銹效果不會下降。
若除銹劑長期使用，應對除銹劑先進行過濾，然后再使用，以免影響除銹劑的潔凈度，影響除銹效果。
以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。