工業(yè)中性除銹劑淺析

高歡泉 于 文

西安開米股份有限公司，陜西西安，710075

廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的鋼鐵制品，在大氣環(huán)境下極易腐蝕生銹，給社會(huì)發(fā)展帶來了不可估量的損失，因此，對鋼板表面進(jìn)行防腐處理十分必要。除銹是鋼鐵制品防腐的基礎(chǔ)工序，直接影響后續(xù)的涂裝。

目前，金屬除銹的方法主要有手工法、機(jī)械法和化學(xué)法三大類。工業(yè)上主要采用化學(xué)法除銹，又以酸洗法為主。傳統(tǒng)的強(qiáng)酸除銹劑除銹效果好，工藝簡單，成本低，但使用的硫酸、鹽酸、硝酸等屬于國際一級(jí)?；?，腐蝕性強(qiáng)，鋼板返銹嚴(yán)重，且除銹工程中極易產(chǎn)生酸霧[1]，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致氫脆現(xiàn)象發(fā)生，極大地影響了鋼鐵本身和操作人員，且除銹后工件需進(jìn)行多次清洗，有時(shí)甚至還要做中和處理，否則將會(huì)重新生銹。再者，酸液的浪費(fèi)即大量殘?jiān)鼜U液的排放，對管道、土壤及周圍環(huán)境也會(huì)造成很大的影響，因此，這種普通型除銹劑已經(jīng)不能滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，已被很多領(lǐng)域禁止使用。

中性除銹劑的除銹原理與酸性除銹劑的原理略有不同,酸性除銹劑的除銹原理是通過有機(jī)酸或無機(jī)酸與鋼鐵表面的鐵銹進(jìn)行反應(yīng)，去除鋼鐵表面的銹跡；而中性除銹劑則是通過對鋼鐵表面的鐵銹絡(luò)合進(jìn)行咬蝕，鐵銹去除完成后不會(huì)與金屬發(fā)生反應(yīng)，對基材的腐蝕性小，不會(huì)產(chǎn)生氫脆等現(xiàn)象而影響鋼材的力學(xué)性能[2]，但在進(jìn)行螯合劑選擇時(shí)，應(yīng)考慮在操作工藝條件下，與氧化鐵反應(yīng)后不應(yīng)出現(xiàn)沉淀。

1 中性除銹劑國內(nèi)外專利信息

為了了解中性除銹劑的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，本文羅列了14項(xiàng)發(fā)明專利的成分信息和對應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)（表1）。

表1 （續(xù)）

表1 14項(xiàng)中性除銹劑發(fā)明專利信息匯總

經(jīng)分析認(rèn)為：

（1）國內(nèi)外發(fā)明專利中采用的螯合劑主要為有機(jī)酸鹽，具體為：羥基乙叉二膦酸鹽、檸檬酸鹽、葡萄糖酸鹽、酒石酸鹽、EDTA二鈉鹽等；其中一些在配制過程中，盡管直接使用的是有機(jī)酸，例如檸檬酸、植酸、酒石酸、蘋果酸等，但最終還是通過pH調(diào)節(jié)劑調(diào)整為中性；而且大都采用兩種或三種以上螯合劑組分的復(fù)配。

（2）由于表面活性劑的加入，降低了除銹劑的表面張力，使除銹劑能夠更快地滲透到金屬基體和氧化皮之間，從而提高了除銹速率，另外，也可以去除基材表面的油污，發(fā)明專利中主要應(yīng)用的是非離子和陰離子表面活性劑，例如：十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚磷酸酯等。

（3）由于設(shè)計(jì)的是中性配方，因此，緩蝕劑在配方中的作用不夠明顯，有些發(fā)明專利甚至沒有涉及緩蝕劑，即使涉及緩蝕劑，大都采用的常規(guī)緩蝕劑，比如三乙醇胺、硫脲等。

2 中性除銹劑國外產(chǎn)品信息

見表2。

表2 國外4個(gè)品牌中性除銹劑產(chǎn)品信息匯總

3 中性除銹劑鐵離子螯合劑的選擇依據(jù)

為了使中性除銹劑達(dá)到理想的應(yīng)用效率，螯合劑在選擇時(shí)，不僅對鐵離子的螯合值要高，而且在實(shí)際的操作工藝條件下，不應(yīng)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，同時(shí)，也應(yīng)符合環(huán)保法規(guī)的要求。一般螯合劑對鐵離子的螯合值，可采用磺基水楊酸顯色法測定（表3）。

表3 100 ℃各種pH條件下鐵離子螯合值匯總[17] 單位：mg/g

具體為：

（1）待測樣品溶液配制：準(zhǔn)確稱取待測樣品5.000 g，加去離子水溶解，移至500 ml容量瓶定容至刻度，搖勻備用待測。

（2）移取配制好的樣品溶液2 ml至250 ml錐形瓶中，加30 ml水和5滴2%磺基水楊酸，用0.01 mol/L硫酸鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由無色變成微紅色為終點(diǎn)。

（3）計(jì)算公式：X=V×C×159.6×250/m

式中：X為螯合劑對鐵離子的螯合值（mg/g）；

V為樣品消耗硫酸鐵銨溶液的體積（ml）；

C為硫酸鐵銨溶液的濃度（mol/L）；

m為樣品質(zhì)量（g）。

4 中性除銹劑的基本要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

4.1 中性除銹劑的基本要求

中性除銹劑作為工業(yè)清洗劑的一大類，應(yīng)符合綠色環(huán)保的要求。由于各個(gè)行業(yè)對清洗劑的應(yīng)用需求比較強(qiáng)烈，其所能發(fā)揮的作用也比較大。其中，對工業(yè)清洗劑的應(yīng)用要求是比較嚴(yán)格的，用于不同的清洗目的與清洗對象的清洗劑，為了確保其足夠的功能價(jià)值，應(yīng)滿足下述基本要求：

(1)應(yīng)清洗能力強(qiáng)，清洗速度快，且溶垢徹底。其自身對污垢有很強(qiáng)的分散或溶解清除能力，在有限的工期內(nèi)，能高效徹底地除去污垢。清洗過程不在清洗對象表面殘留下不溶物，不產(chǎn)生新污垢，不形成新的有害于后續(xù)工序的覆蓋層，不影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)應(yīng)不傷基材，不腐蝕，不會(huì)引起污染或交叉污染，對清洗對象的損傷保持在生產(chǎn)許可的限度內(nèi)；工作濃度能被在線檢測并可控。

(3)應(yīng)經(jīng)濟(jì)高效，并適合規(guī)?；瘷C(jī)械化清洗作業(yè)。成本作為重要的衡量指標(biāo)，工業(yè)清洗劑的應(yīng)用必須確保較低的使用成本，否則會(huì)造成資源消耗的增大。

(4)應(yīng)環(huán)保安全，不易燃不易爆，且符合國家相關(guān)法規(guī)的要求。

4.2 中性除銹劑應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)

見表4。

表4 中性除銹劑應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)信息

5 結(jié)論

基于可持續(xù)發(fā)展的需要，工業(yè)金屬中性除銹劑將是未來發(fā)展的需要，因其采用的絡(luò)合法除銹，相比酸洗法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）無揮發(fā)，無氫脆、無酸霧。

（2）不需要特殊裝備（手套、防護(hù)眼鏡），除銹后工件表面光滑無損傷，不僅符合環(huán)保法規(guī)，而且對操作者的皮膚無傷害，具有使用安全的特點(diǎn)。

（3）適用于鐵件、鑄鐵件、碳鋼等易于生銹的金屬。

（4）適用于金屬加工業(yè)、五金電器制造、航空航天配件、汽車配件等行業(yè)。