本发明涉及金属酸洗技术领域，尤其涉及一种不锈钢清洗钝化剂及其应用。
背景技术：
不锈钢环保清洗钝化剂是以环保有机酸氧化剂为主体、添加高效缓蚀剂、无机活性剂、表面活性剂量、界面活性剂等复配而成。是一种新型高科技材料。广泛适用于不锈钢板材、型材、管材、棒材、铸造件和各种非标件的酸洗氧化皮，并辅助以钝化功能。可完全代替传统的以硫酸、硝酸、氢氟酸等无机酸为主的酸洗，更加环保、安全，经济效益显著。
不锈钢有良好的耐腐蚀、耐高温、耐低温、耐磨损外观精美等特性，用途非常广泛，是过敏经济各部门发展的重要钢铁材料。不锈钢材料在宇航、原子能、海洋开发、石油化工、汽车、建筑装潢、家用电器、厨房器皿等行业得到了广泛的应用。不锈钢在使用前必须进行酸洗钝化处理，以达到去除金属表面因高温而产生的黑色氧化皮。
目前不锈钢酸洗主要采用浓硝酸与氢氟酸相混合，或者硫酸与氢氟酸混合，存在的主要问题有：
1、产生大量的废酸。传统的无机混合酸在工作一段时间后就会失去酸洗能力从而变成废酸，需要较大成本进行无害化处理或者较大能耗和非常复杂的设备进行酸再生。
2、产生大量的废水。不锈钢酸洗后需要进行冲洗处理。因冲洗水中含有大量有害离子，因而产生大量的废水。
3、酸洗过程会产生大量的酸雾，刺激性大，对人体有害，存在职业安全隐患。
4、钢材的损耗大，造成了大量的浪费。
cn103409740a公开了一种无铬金属钝化剂，其中同时含有磷酸和柠檬酸。cn108425123a公开了一种铝及铝合金的防锈清洗剂及其制备方法，其中含有有机羧酸，该清洗剂为碱性，并不适用不锈钢工件的清洗。cn109487280a公开了一种奥氏体不锈钢清洗钝化剂，其中含有柠檬酸和其他成分，但是对不锈钢的清洗效果有待提高。cn103590054a公开了一种金属镀锌件清洗钝化剂，同时含有草酸和柠檬酸，但是并不适用不锈钢工件的清洗。cn110029352a公开了一种金属制件的环保酸洗剂及其使用方法，其中同时汉欧无机酸和有机酸。cn104841490a公开了一种双金属钝化剂的制备方法，其中含有稀土金属，价格较昂贵，且仅适用于镍和钒金属的钝化。
因此，开发一种适用于不锈钢且环保、废酸、废水产生量较少的钝化剂十分必要。
技术实现要素：
针对目前不锈钢酸洗过程中存在的产生废酸、产生废水、产生酸雾对环境造成污染、钢材损耗过大等问题，本发明的目的是提供一种不锈钢清洗钝化剂及其应用，本发明的不锈钢清洗钝化剂的酸为有机酸，在酸洗过程中不产生酸雾和废酸，适用于后续采用微电解氧化法对不锈钢进行漂洗，环保且安全性高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种不锈钢清洗钝化剂，以其总重为基准，包括以下质量分数的组分：
有机酸10-40％、有机酸盐5-10％、表面活性剂1-5％、螯合剂1-5％、钝化氧化助剂1-3％，余量为水；其中，钝化氧化助剂为碱金属盐。
进一步地，不锈钢清洗钝化剂的ph＝1-2。
进一步地，有机酸选自柠檬酸、羟基丁二酸、肌醇六磷酸、直链苯磺酸、月桂酸、甘醇酸、酒石酸、单宁酸、甲酸、乙酸、丙酸、草酸、马来酸、乳酸和丁二酸中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，有机酸为柠檬酸、羟基丁二酸、酒石酸、肌醇六磷酸和直链苯磺酸，其中柠檬酸、羟基丁二酸、酒石酸、肌醇六磷酸和直链苯磺酸的重量比为(5-15)：(2-5)：(0.5-1.5):(3-5)。以上有机酸组合，首先，发挥酸性，对不锈钢氧化皮进行反应、络合、松动。其次，清洗后漂洗废水更易处理。
进一步地，有机酸盐选自柠檬酸铵、葡萄糖酸钠、植酸钠、苹果酸盐、马来酸盐和羟基亚乙基二膦酸-4钠中的至少一种。上述有机酸盐起到渗透助洗作用，还可以缓冲溶液ph值，让溶液稳定性更强。
作为本发明一种优选的技术方案，有机酸盐为植酸钠、柠檬酸铵和羟基亚乙基二膦酸-4钠，其中植酸钠、柠檬酸铵和羟基亚乙基二膦酸-4钠的重量比为(1-3):(0.5-1)：(1-3)。以上有机酸盐既起到助洗渗透作用，又有络合、螯合作用，可以加速清洗钝化速度。
进一步地，表面活性剂为脂肪酸甲酯乙氧基、月桂基葡糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰子油二乙醇酰胺和椰子油烷醇酰胺磷酸酯中的至少一种。表面活性剂的作用是降低不锈钢表面张力，提高不锈钢清洗钝化剂渗透性，在使用时使氧化皮脱落后易于分散于溶液中。
作为本发明一种优选的技术方案，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰子油烷醇酰胺磷酸酯，其中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰子油烷醇酰胺磷酸酯的重量比为(2-3)：(2-3)。以上表面活性剂主要作用就是降低表面张力，渗透作用，在有机酸性环境作用更明显。
进一步地，螯合剂为乙二胺四乙酸2钠(edta2na)和/或亚氨基二琥珀酸4钠(ids)。螯合剂在清洗中主要起到螯合金属离子的作用，可以防止三价铁对基材腐蚀，还可以稳定钝化氧化助剂。
有机酸的作用是溶解不锈钢表面的氧化皮，同时因有机酸腐蚀性低，对不锈钢基体不产生腐蚀，所以不锈钢清洗钝化剂中金属离子含量低，又因配方中含有螯合剂，可以有效螯合清洗液中的重金属离子，延长了不锈钢清洗钝化剂的使用时间，其可长久使用，不会产生因金属离子饱合，而报废酸液，达到不排废酸的目的。
进一步地，钝化氧化助剂为过碳酸钠和/或过硫酸氢钾。钝化氧化助剂的作用是不锈钢氧化层脱落后，通过钝化氧化助剂在表面形成银白色钝化膜，极大的提升了不锈钢后期耐腐蚀性。
上述不锈钢清洗钝化剂清洗剂的制备方法，包括以下步骤：常温下，按照配比，将各组分和水混合搅拌均匀，即得。
本发明还提供了上述不锈钢清洗钝化剂在清洗钝化不锈钢中的应用，应用时包括以下步骤：
将不锈钢清洗钝化剂与水按照体积比为1:1-5的比例混合均匀，然后将得到的混合液加热至70℃以上，并将待处理不锈钢浸入混合液中进行清洗和钝化处理，其中，待处理不锈钢表面带有金属氧化层；
清洗和钝化处理完毕后，采用微电解氧化法对不锈钢漂洗进行水处理。
进一步地，微电解氧化法对不锈钢漂洗水进行处理的方法包括以下步骤：
阳极采用带有催化剂涂层的电极，极板表面担载有多种催化物质涂层，将不锈钢浸没至漂洗水中，对电极通电后进行电解处理。基于电化学技术原理，利用电解催化反应过程中生成的自由基、强氧化粒子(·oh、·o2、h2o2、o3、ocl-、cl2等)，与废水中的有机污染物无选择地快速发生链式反应，进行氧化降解，将难生化降解的高分子有机物转化为可生化降解的小分子化合物，提高b/c比，改善废水的可生化性，甚至将有机物最终分解为co2、h2o等简单的无机分子，降解cod。
漂洗水处理方法所使用的漂洗水中主要成分为有机酸或有机酸化合物，cod占主要污染源，其它微含量物包括少量氨氮和微量重金属，通过微电解氧化法，即微电解废水产生羟击自由基与cod氨氮先反应去除，将重金属及其化合物吸附于电极阴极板，后经刮渣回收可再次利用。此外微电解废水产生的羟击自由基还能自动调节ph值，使漂洗水一直处于中性状态，有利用防止漂洗后有酸液残留，使不锈钢环保清洗钝化剂可真正做到零排放。
进一步地，清洗和钝化处理时间根据待处理不锈钢表面的氧化皮厚度而进行调整，氧化皮越厚，则处理时间越长。
进一步地，清洗和钝化处理后还包括在超声条件下清洗的步骤，这样可以去除表面杂质，提高清洗效果。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明的不锈钢清洗钝化剂在清洗钝化不锈钢过程中不产生废酸，不需要清槽更换新酸，定期向清洗槽中添加一定比例的清洗钝化剂，便可以保证不锈钢清洗钝化剂的活性，可以一直持续使用。避免了无机酸需要定期清理槽液处理废酸的问题。
2、钢材传统酸洗后需要进行水洗，从而产生大量的工业废水。使用本发明的不锈钢清洗钝化剂进行酸洗钝化，漂洗水处理环节采用微电解氧化法，可有效去除废水中的cod、氨氮、总磷、重金属，可实现冲洗用水的循环使用，基本无废水排放，同时可减少大量污泥排放。
3、本发明的不锈钢清洗钝化剂在清洗钝化不锈钢时安全性高，酸洗过程中不产生酸雾，减少了职业安全风险。且本发明的清洗钝化剂具有低腐蚀性，ph值为1～2，对人体皮肤稍有刺激，但不产生灼伤。
4、传统的清洗钝化剂在清洗钢材时，除了会将氧化皮去除，同时还会不可避免的造成氧化皮内部的少量不锈钢被腐蚀，本发明的不锈钢清洗钝化剂在清洗钝化不锈钢时对不锈钢的损耗低，可将不锈钢的损耗控制在0.5-1.2％，在较低的钢材损耗下还可以保证充分的去除其表面的氧化皮。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂，其是由如下质量百分比的原料组成：柠檬酸10％、羟基丁二酸10％、葡萄糖酸钠4％、柠檬酸铵2％、合成脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1％、过碳酸钠1％，乙二胺四乙酸二钠1％，余量为水。
上述环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂的制备方法如下：常温下，按照配比，将各组分和水混合搅拌均匀，即得。
利用上述环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂对不锈钢铸件的清洗钝化处理方法如下：
首先将环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂与水按照体积比为1：1进行稀释，混合均匀后升温至70度，得到清洗剂。将带有氧化黑皮的不锈钢铸件放入上述清洗剂中，钝化处理时间为1小时，处理完毕后用清水加超声波漂洗，去除表面杂质。
清洗和钝化处理完毕后，采用微电解氧化法对不锈钢进行漂洗水处理，方法如下：
阳极采用涂层电极，极板表面担载有多种催化物质涂层，将不锈钢浸没至电解液中，对电极通电后进行电解处理。电解液传质效率高，大大提高了电流效率、单位时空效率、污水处理效率和有机物降解效果，同时对电导率低的废水也有良好的适应性。经过此设备处理后的水可循环再利用，大大减少地下水使用量。以上微电解氧化法所使用的电极可通过商业途径获得。
经过以上方法处理后，不锈钢铸件表面氧化黑皮清除干净，表面呈银白色均匀钝化膜，且不锈钢的损耗为0.6％。
实施例2
一种不锈钢焊缝清洗钝化剂，其是由如下质量百分比的原料组成：羟基丁二酸30％、柠檬酸铵3％、植酸钠3％、合成脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1％、过硫酸氢钾2％、亚氨基二琥珀酸4钠(ids)2％，余量为水。
上述环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂的制备方法如下：常温下，按照配比，将各组分和水混合搅拌均匀，即得。
按照实施例2的方法利用上述环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂对不锈钢铸件的清洗钝化处理方法如下：
首先将环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂与水按照体积比为1：2进行稀释，混合均匀后升温至70度，得到清洗剂。将焊接后不锈钢板件放入上述清洗剂中，钝化处理时间为30分钟，处理完毕后用清水加超声波漂洗，去除表面杂质。
清洗和钝化处理完毕后，按照实施例1的方法采用微电解氧化法对不锈钢进行漂洗水处理。
经过以上方法处理后，不锈钢焊接处红黑相间氧化皮清除干净，表面呈银白色均匀钝化膜，且不锈钢的损耗为0.5％。
实施例3
一种环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂，其是由如下质量百分比的原料组成：柠檬酸5％、羟基丁二酸2％、酒石酸3％、肌醇六磷酸1％、直链苯磺酸1％，葡萄糖酸钠3％、柠檬酸铵2％、合成脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1％、过碳酸钠1％，亚氨基二琥珀酸4钠(ids)2％，余量为水。
实施例4
一种环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂，其是由如下质量百分比的原料组成：柠檬酸10％、羟基丁二酸10％、植酸钠3％、柠檬酸铵0.5％、羟基亚乙基二膦酸-4钠3％、月桂基葡糖苷5％、过碳酸钠3％，乙二胺四乙酸二钠2％，余量为水。
实施例5
一种环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂，其是由如下质量百分比的原料组成：柠檬酸10％、羟基丁二酸10％、植酸钠3％、柠檬酸铵0.5％、羟基亚乙基二膦酸-4钠3％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2％、椰子油烷醇酰胺磷酸酯3％、过碳酸钠3％，乙二胺四乙酸二钠1％，余量为水。
实施例6
一种环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂，其是由如下质量百分比的原料组成：柠檬酸10％、羟基丁二酸30％、植酸钠2％、柠檬酸铵1％、羟基亚乙基二膦酸-4钠2％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2％、椰子油烷醇酰胺磷酸酯3％、过硫酸氢钾2％，亚氨基二琥珀酸4钠(ids)2％，余量为水。
以上实施例中，采用本发明的环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂对不锈钢铸件的清洗钝化处理过程中，无废酸和酸雾产生，环保不锈钢氧化皮清洗钝化剂可长期循环使用，清洗过程中漂洗水一直处于中性状态，漂洗过后排放水的cod值较低，氨氮、总磷、重金属含量少。
以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。