本發(fā)明涉及金屬除銹領(lǐng)域，具體涉及鋼制件的強(qiáng)力除銹劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年由于鋼鐵制品銹蝕而損失的數(shù)量，相當(dāng)于全年鋼鐵總產(chǎn)量的1/4。其主要原因是因?yàn)殍F在潮濕的空氣中跟二氧化碳接觸時(shí)，表面就會(huì)被一層酸性電解質(zhì)溶液所包圍。由于鋼鐵中都含有少量碳，當(dāng)表面覆蓋著弱酸性電解質(zhì)溶液時(shí)，表面就形成了若干原電池，鐵是負(fù)極，碳是正極。鐵作為負(fù)極就會(huì)失去電子被氧化：

fe-2e^-→fe²⁺

fe²⁺再繼續(xù)與氧氣發(fā)生反應(yīng)

4fe²⁺+o2+2h2o==4fe³⁺+4oh^-

fe³⁺與oh^-生成氫氧化鐵沉淀，空氣中的二氧化碳跟氫氧化鐵反應(yīng)，就生成紅褐色的堿式碳酸鐵。此外，鐵與空氣中的氧氣反應(yīng)還生成氧化鐵，這些鐵的化合物就是鐵銹的主要成分。鋼鐵銹蝕與鋁生銹不一樣，鋁表面氧化后生成一層致密的保護(hù)膜，可以阻止氧氣繼續(xù)向內(nèi)侵蝕。而鋼鐵生銹時(shí)，鐵銹的結(jié)構(gòu)很疏松。因此，氧氣、二氧化碳和水蒸氣可以繼續(xù)向里“進(jìn)攻”，所以鐵銹越來越厚，如果鐵銹不除去，這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分，鐵也就生銹得更快，直到把鋼鐵全部銹蝕完。此外，現(xiàn)實(shí)生活中我們面對(duì)和使用各種各樣的金屬構(gòu)件，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的使用，金屬表面必然會(huì)出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，不僅影響了這些金屬構(gòu)件的外觀，而且對(duì)于建筑主體安全構(gòu)成威脅，引發(fā)斷折，造成事故。

目前的除銹方法主要有金屬配件物理機(jī)械除銹方法有人工除銹法、機(jī)械除銹法等，具體除銹方法如下:(1)人工除銹法，用鋼刷（方法簡(jiǎn)便，適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、個(gè)體較大、數(shù)量不多的金屬配件）、鐵錘或刮刀（適用于結(jié)構(gòu)致密較厚的黑皮與赤銹，或表面附著非銹異物的金屬配件）、紗布或砂紙（對(duì)于表面精度要求不高或非加工面可用砂紙，砂布打磨）等除去鐵銹的方法，總之人工除銹方法簡(jiǎn)便，適用于小批量配件的除銹；(2)機(jī)械除銹法，如噴射法是將砂粒等強(qiáng)力噴射在金屬表面，借其沖擊與摩擦的作用將銹除掉的方法；如砂輪，對(duì)于表面鍍層或表面光潔度要求較高的鋼鐵或有色金屬配件都可采用布輪除銹法，機(jī)械法缺點(diǎn)為方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、粉塵污染嚴(yán)重，且受到構(gòu)件形狀的限制，邊、棱角、凹角及細(xì)管內(nèi)徑的銹難以清除干凈。（3）化學(xué)法具有效果好，效率高，工藝操作簡(jiǎn)單，成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，是目前除銹劑的發(fā)展方向。缺點(diǎn)是化學(xué)法除銹主要是以酸性除銹液為主，產(chǎn)生的小分子氫容易進(jìn)入鐵晶格內(nèi)部聚集，而產(chǎn)生“氫脆”的危險(xiǎn)，所以探索金屬新型高效的除銹劑，研究新型除銹技術(shù)就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種針對(duì)鋼制件的強(qiáng)力除銹劑。該除銹劑包括：無機(jī)混合酸25~40wt.%，有機(jī)酸5~30wt.%，兩性離子表面活性劑2~4wt.%，絡(luò)合劑7~12wt.%，緩蝕劑2~5wt.%，滲透劑2~3wt.%，附加鹽5~10wt.%，助劑0.7-1wt.%，剩余為體積比為3:1的乙醇或乙二醇與去離子組成的溶劑。

其中無機(jī)酸為質(zhì)量比為4:1的鹽酸和硝酸混合酸，無機(jī)酸作為除銹劑的主要成分，在氧化皮的酸洗過程中起主導(dǎo)作用，通常隨著無機(jī)酸酸性的增加，除銹劑除銹能力也必然上升，但在增加酸用量的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題，（1）鹽酸作為揮發(fā)性酸，隨著鹽酸濃度的上升，雖然除銹效果上升，但揮發(fā)性也加大，會(huì)直接對(duì)人身及工作環(huán)境造成損害；（2）鹽酸的濃度過強(qiáng)，會(huì)直接腐蝕金屬基材，造成基材損失也會(huì)引發(fā)氫脆現(xiàn)象；（3）對(duì)于硫酸或磷酸強(qiáng)氧化性的酸隨著濃度的增加，也會(huì)鈍化基材，影響除銹的效果。因此，針對(duì)不同的金屬材料，需要因地制宜，合理控制無機(jī)酸的使用。

有機(jī)酸為亞磺酸、氨基磺酸或草酸中的一種或多種混合物，有機(jī)酸的在除銹劑中的作用一定程度上是為了降低無機(jī)酸的使用，如減少揮發(fā)性酸用量，同時(shí)，有機(jī)酸也有緩慢釋放h⁺的效果，具有穩(wěn)定除銹劑的效果。

兩性離子表面活性劑為椰油酰胺丙基甜菜堿，甜菜堿型在酸性、中性或堿性介質(zhì)中均能溶解于水，即使在等電點(diǎn)也不致產(chǎn)生沉淀，且刺激性小，易溶于水，對(duì)酸堿穩(wěn)定，能顯著改善除銹劑的柔軟性和穩(wěn)定性，在使用過程中可以增強(qiáng)除銹劑的浸潤(rùn)能力，提高洗滌效果，并且可以防止孔蝕，并使金屬表面光滑。

絡(luò)合劑為硫氰酸鉀或硫氰酸鈉中的一種，在除銹過程中，酸與鐵氧化物不斷反應(yīng)，生成fe²⁺或fe³⁺，加入鐵的絡(luò)合劑，減少游離鐵離子，保證鐵的氧化物與酸快速進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到高效除銹的目的。本發(fā)明加入硫氰酸鹽，其中硫氰酸鹽對(duì)鐵離子的絡(luò)合力為：(cns^-)k不穩(wěn)=6.42*10^-5，絡(luò)合效果遠(yuǎn)高于同類的檸檬酸鹽或焦磷酸鹽（當(dāng)然絡(luò)合效果不及cn^-，考慮到環(huán)保問題，舍棄不用），最終提高除銹率。

緩蝕劑，也可稱為抑霧劑，為琉基苯并噻唑、硅酸鈉、烏洛托品中的一種，如果無機(jī)酸與基材金屬發(fā)生反應(yīng)氫氣，氫氣在上升過程中所攜帶而產(chǎn)生的大量氣溶膠態(tài)污染物或酸霧滴一旦粘附到設(shè)備上將嚴(yán)重腐蝕設(shè)備或?qū)θ梭w造成危害，同時(shí)還損壞了基材，因此除銹劑里必須加入緩蝕劑，其主要目的是為了保護(hù)金屬基材，緩蝕劑能吸附在鋼鐵制品的表面，使鋼鐵和介質(zhì)隔離，從而阻止或降低鋼鐵的腐蝕速度，有效抑制酸的強(qiáng)烈腐蝕作用，使金屬受損減少，阻礙“氫脆”現(xiàn)象的發(fā)生。

滲透劑為異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚，通常增滲劑具有強(qiáng)烈的滲透效果，能快速滲透到鋼材和氧化皮之間，帶動(dòng)酸一起向內(nèi)滲透，達(dá)到提高除銹速率的目的。

附加鹽為氟化銨，氟化物作為緩沖劑可以減少鋼材氫脆、降低游離酸度、緩沖溶液ph值，可以較完全的去除不銹鋼表面的氧化皮，光澤度高達(dá)到光亮的目的，此外，氟化物對(duì)鐵離子的絡(luò)合力為：k不穩(wěn)=15.77*10^-5。

助劑為不影響氣泡體系的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚二甲基硅氧烷消泡劑，和聚氧乙脫水山梨醇脂肪酸酯類或聚氧乙烯脂肪酸酯類增溶劑，用于改善除銹液的表面活性。

此外，在使用的過程中（1）對(duì)于厚度<1mm的輕銹采用刷涂或噴涂處理，室溫，時(shí)間低于15min；（2）對(duì)于厚度在1和10mm范圍內(nèi)的中等銹采用刷涂或浸泡處理，室溫，時(shí)間為30~40min；(3)對(duì)于厚度大于10mm或其他嚴(yán)重銹蝕采用浸泡除銹液處理，輔助以超聲和鼓泡手段，浸泡時(shí)間1.5h以內(nèi)，溫度40~50^oc，此時(shí)溫度高于室溫，需要減少揮發(fā)性無機(jī)酸鹽酸在除銹液中的使用量，增加有機(jī)酸的使用量，無機(jī)酸與有機(jī)酸的使用量范圍為4:2~3。上述操作過程應(yīng)遵循以下理念：溫度升高有利于提高除銹的速度，但溫度過高，除銹劑的揮發(fā)會(huì)造成主酸的損失和造成人身傷害，攪拌方式選定為空氣鼓泡，附加有超聲振動(dòng)的方式，提高除銹速率，除銹的時(shí)間太短、太長(zhǎng)都不利于達(dá)到良好的除銹效果，如太短會(huì)除銹不徹底，太長(zhǎng)腐蝕基體，且色澤灰暗。

其次，對(duì)于浸泡使用的除銹劑，為了環(huán)保，應(yīng)當(dāng)循環(huán)使用，除首次使用外，每次使用時(shí)均應(yīng)檢測(cè)除銹液中的銅離子的含量，當(dāng)銅離子含量超過0.7wt.%時(shí)需添加酒石酸絡(luò)合劑，當(dāng)超標(biāo)嚴(yán)重時(shí)，需加入鋅粒，預(yù)先還原銅離子，過濾，其中銅離子的檢測(cè)方法為取樣5ml，滴加雙氧水，加水，煮沸，冷卻，再加入氟化銨和三乙醇胺，加氨水至淡藍(lán)色，加pan，然后使用edta溶液滴定至變綠色為終點(diǎn)。除銹劑在循環(huán)使用時(shí)，應(yīng)保證鐵離子濃度在200~250g/l范圍內(nèi)，檢測(cè)手段為使用二苯胺磺酸鈉為指示劑，重鉻酸鉀滴定至紫藍(lán)色為終點(diǎn)。

后處理方式為：去離子水洗滌、甩干，兩小時(shí)內(nèi)放置于電熱烘箱內(nèi)加熱恒溫2-3h，溫度為200~300^oc，自然冷卻，之后，噴灑防銹劑或?qū)︿摷M(jìn)行電鍍或噴漆防銹處理。

本發(fā)明提供了一種包含有無機(jī)混合酸，有機(jī)酸，兩性離子表面活性劑，絡(luò)合劑，緩蝕劑，滲透劑，附加鹽，附加助劑，乙醇或乙二醇，去離子水的除銹劑，該除銹劑能夠高效快速的除銹，除銹過程中酸霧少，抑霧效果好，不燃不爆，除銹率高，且除銹劑使用方法簡(jiǎn)單，對(duì)基體材料的腐蝕輕，除銹后，光澤度高。該除銹劑原料易得，制造簡(jiǎn)便，可用于鋼制精細(xì)工件、連接件、承重工件的預(yù)處理，以及作為鋼件電鍍或噴漆前處理等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用要求，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和工業(yè)開發(fā)價(jià)值。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

無機(jī)混合酸，25wt.%質(zhì)量比為4:1鹽酸和硝酸混合酸

有機(jī)酸，5wt.%亞磺酸

兩性離子表面活性劑，2wt.%椰油酰胺丙基甜菜堿

絡(luò)合劑，7wt.%硫氰酸鉀

緩蝕劑，2wt.%琉基苯并噻唑

滲透劑，2wt.%異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚

附加鹽，5wt.%氟化銨

附加助劑，0.7wt.%聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和聚氧乙脫水山梨醇脂肪酸酯類；

剩余為體積比為3:1的乙醇或乙二醇與去離子組成的溶劑。

處理工件：厚度<1mm的輕銹采用刷涂或噴涂處理，室溫，時(shí)間低于15min；

預(yù)先測(cè)定檢測(cè)除銹液中的銅離子的含量應(yīng)小于0.7wt.%，否則添加酒石酸絡(luò)合劑，最好保證鐵離子濃度在200~250g/l范圍內(nèi)；

后處理方式為：去離子水洗滌、甩干，兩小時(shí)內(nèi)放置于電熱烘箱內(nèi)加熱恒溫2-3h，溫度為200~300^oc，自然冷卻，之后，噴灑防銹劑。

實(shí)施例2：

無機(jī)混合酸，30wt.%質(zhì)量比為4:1鹽酸和硝酸混合酸

有機(jī)酸，10wt.%氨基磺酸

兩性離子表面活性劑，3wt.%椰油酰胺丙基甜菜堿

絡(luò)合劑，9wt.%硫氰酸鉀

緩蝕劑，3wt.%硅酸鈉

滲透劑，2.5wt.%異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚

附加鹽，7.5wt.%氟化銨

附加助劑，0.85wt.%聚二甲基硅氧烷和聚氧乙烯脂肪酸酯類；

剩余為體積比為3:1的乙醇或乙二醇與去離子組成的溶劑。

處理工件：（2）對(duì)于厚度在1和10mm范圍內(nèi)的中等銹刷涂處理，室溫，時(shí)間為30~40min；預(yù)先測(cè)定檢測(cè)除銹液中的銅離子的含量應(yīng)小于0.7wt.%，否則添加酒石酸絡(luò)合劑，最好保證鐵離子濃度在200~250g/l范圍內(nèi)，后處理方式為：去離子水洗滌、甩干，兩小時(shí)內(nèi)放置于電熱烘箱內(nèi)加熱恒溫2-3h，溫度為200~300^oc，自然冷卻，之后，噴灑防銹劑。

實(shí)施例3：

無機(jī)混合酸，16wt.%質(zhì)量比為4:1鹽酸和硝酸混合酸

有機(jī)酸，10wt.%或草酸

兩性離子表面活性劑，4wt.%椰油酰胺丙基甜菜堿

絡(luò)合劑，12wt.%硫氰酸鈉

緩蝕劑，5wt.%烏洛托品

滲透劑，3wt.%異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚

附加鹽，10wt.%氟化銨

附加助劑，1wt.%聚二甲基硅氧烷和聚氧乙脫水山梨醇脂肪酸酯類。

剩余為體積比為3:1的乙醇或乙二醇與去離子組成的溶劑。

處理工件：厚度大于10mm或其他嚴(yán)重銹蝕采用浸泡除銹液處理，輔助以超聲和鼓泡手段，浸泡時(shí)間1.5h以內(nèi)，溫度40~50^oc，此時(shí)溫度高于室溫，需要減少揮發(fā)性無機(jī)酸鹽酸在除銹液中的使用量，增加有機(jī)酸的使用量，無機(jī)酸與有機(jī)酸的使用量范圍為4:2~3。

預(yù)先測(cè)定檢測(cè)除銹液中的銅離子的含量應(yīng)小于0.7wt.%，否則添加酒石酸絡(luò)合劑，最好保證鐵離子濃度在200~250g/l范圍內(nèi)。

后處理方式為：去離子水洗滌、甩干，兩小時(shí)內(nèi)放置于電熱烘箱內(nèi)加熱恒溫2-3h，溫度為200~300^oc，自然冷卻，之后，噴灑防銹劑。

實(shí)施例4：

被處理樣品為厚度在1和10mm范圍內(nèi)的中等銹，將同一塊鋼制件片分別等間距裁剪為4塊，采用浸泡除銹，溫度25^oc，時(shí)間30min，，輔助以超聲處理，除銹液中無機(jī)酸與有機(jī)酸（比例為4：2.5）的總量為30wt.%，40wt.%，50wt.%，wt.60%，分別為1，2，3，4號(hào)樣品，固定兩性離子表面活性劑，絡(luò)合劑，緩蝕劑，滲透劑，附加鹽和附加助劑的使用量，除銹前稱重(g)，除銹后甩干稱重(g)，計(jì)算差值(g)，經(jīng)試驗(yàn)差值（g）分別為0.257，0.278，0.312，0.537，1~3號(hào)樣品產(chǎn)生氣泡的速度適中、氣泡無或較少、沒有酸霧產(chǎn)生、除銹速度適中，除銹后，光澤度高，4號(hào)樣品產(chǎn)生氣泡的速度快，氣泡多，出現(xiàn)明顯酸霧，除銹效果好，對(duì)基體有腐蝕，表面較灰暗。

實(shí)施例5：

對(duì)緩蝕劑琉基苯并噻唑、硅酸鈉、烏洛托品的效果進(jìn)行研究，除銹液中無機(jī)酸與有機(jī)酸（比例為4：2.5）的總量為30wt.%，緩蝕劑分別為琉基苯并噻唑、硅酸鈉、烏洛托品，定義為5，6，7號(hào)樣品，定量5，6，7號(hào)樣品置于含有30wt.%酸的除銹劑（兩性離子表面活性劑，絡(luò)合劑，滲透劑，附加鹽和附加助劑的使用量一定）的密封玻璃罐中，使用10%naoh吸收產(chǎn)生的酸霧，使用0.01mol的鹽酸滴定，酸洗產(chǎn)生的酸霧：y=(l0-l)*c*36.5%/t，其中l(wèi)0，l為滴定酸洗前、后吸收液所消耗鹽酸的體積ml，c為滴定鹽酸的濃度，mol/l，t為吸收酸霧時(shí)間h；抑霧效率：x=（y0-y）/y0*100%，其中y0，y分別為未加緩蝕抑霧劑和加緩蝕抑霧劑時(shí)酸洗鋼件后產(chǎn)生的酸霧量mg/h，經(jīng)測(cè)試，抑霧效果琉基苯并噻唑>烏洛托品>硅酸鈉。

以上所述是本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。