一种不锈钢钝化液及提升不锈钢拉丝地漏耐腐蚀性能的方法与流程

[0001]
本发明涉及耐腐蚀领域，尤其涉及一种提升不锈钢拉丝地漏耐腐蚀性能的方法。


背景技术：

[0002]
不锈钢拉丝地漏作为卫浴产品中在卫生间使用频率较高的产品，表面采用拉丝处理，在出厂前表面的铁屑及杂质未能清除干净，导致不锈钢拉丝地漏在装修期间易生锈。2020年7月21日，gb/t 27710-2020《地漏》发布，其中将不锈钢拉丝地漏盐雾测试由乙酸盐雾测试改为中性盐雾测试，新增耐清洁剂性能测试。在实际测试中，不锈钢拉丝地漏中性盐雾测试无法通过国家标准要求的96h 9级，且耐清洁剂性能测试结果为不合格。
[0003]
为了克服上述问题，需要提高不锈钢制品的耐蚀性能，主要采用不锈钢钝化处理进行防护。首先，传统的不锈钢钝化主要采用浓硫酸、浓硝酸、铬酸等作为强氧化剂进行不锈钢表面钝化处理。但浓硝酸、浓硫酸具有强烈的腐蚀性，对人体伤害较大。铬酸中含有六价铬，具有强腐蚀性，且六价铬为致癌物，对人体和环境均有较大的破坏性。其次，对不同种类的材料，根据材料性质需使用不同的钝化液；即使是相同种类的材料，例如不锈钢，其拉伸成型工艺会促使其内部组织发生一些转变，拉丝工艺对表面的破坏性较大，都会对耐腐蚀性能有所影响，要想达到较好的耐腐蚀性能效果，一般采取钝化，但使用一般的钝化液无法达到不锈钢拉丝地漏的耐腐蚀性能要求，需要对钝化液进行优化，和/或结合后处理工序，才能达到更优的耐腐蚀性。因此一般的钝化液并不适用，需要在钝化液组分和钝化工艺和/或后处理工序上进一步优化才能满足需求。


技术实现要素：

[0004]
本发明的第一目的，在于提供一种不锈钢钝化液，其不含浓硫酸、浓硝酸、铬酸等。
[0005]
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006]
一种不锈钢钝化液，按质量百分比计，包括柠檬酸30.0-40.0％、羟基乙叉二膦酸2.0-4.3％、聚马来酸3.0-8.0％、山梨酸钠4.0-7.0％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐5.0-12.0％，余量为水。
[0007]
优选地，所述的一种不锈钢钝化液，按质量百分比计，包括柠檬酸35.0-40.0％、羟基乙叉二膦酸3.5-4.3％、聚马来酸4.5-8.0％、山梨酸钠4.5-7.0％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐7.0-12.0％，余量为水。
[0008]
优选地，所述的一种不锈钢钝化液，按质量百分比计，包括柠檬酸35.0-39.0％、羟基乙叉二膦酸3.5-3.9％、聚马来酸4.5-6.0％、山梨酸钠4.5-6.0％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐7.0-9.0％，余量为水。
[0009]
优选地，所述的一种不锈钢钝化液，按质量百分比计，包括柠檬酸38％、羟基乙叉二膦酸3.8％、聚马来酸5.0％、山梨酸钠5.0％、1-苄基吡啶-3-羧酸盐7.5％，余量为水。
[0010]
本发明的另一目的，在于提供一种提升不锈钢拉丝地漏耐腐蚀性能的方法，其采用前述的不锈钢钝化液对不锈钢拉丝地漏进行钝化。
[0011]
优选地，一种提升不锈钢拉丝地漏耐腐蚀性能的方法，包括如下步骤：
[0012]
1)前处理：使不锈钢拉丝地漏表面出现均匀水膜，即可达到钝化要求；
[0013]
2)钝化：将已清洗的不锈钢拉丝地漏浸泡在配置好的钝化液中进行酸洗钝化，钝化温度为20-30℃，钝化时间为10-20min；所述的钝化液为前述的不锈钢钝化液；
[0014]
3)清洗：将步骤2)的钝化液清洗干净；
[0015]
4)干燥1：热风干燥，确保表面无水渍；
[0016]
5)后处理：干燥后的不锈钢拉丝地漏常温下在后处理溶液中浸泡，并保持10-30s；
[0017]
后处理溶液按质量百分比计，包括羟基乙叉二膦酸8.0-15.0％、乙醇4.0-10.0％、异丙醇2.5-5.0％，余量为食品级白油；
[0018]
6)干燥2：热风干燥，确保表面后处理表面薄膜形成，放置24小时后检查钝化膜及封闭膜各项技术指标。
[0019]
优选地，步骤1)中，前处理采用超声波清洗机加入清洗剂进行清洗，超声波频率为35-45khz，清洗温度为58-62℃，清洗时间为5-7min，然后采用1-2道自来水进行流动水浸泡清洗，清洗时间2-3min。
[0020]
优选地，步骤3)中，分别采用1道自来水和1道去离子水进行流动水浸泡清洗，清洗时间为2-3min。
[0021]
优选地，后处理溶液按质量百分比计，包括羟基乙叉二膦酸10.0-15.0％、乙醇5.5-10.0％、异丙醇3.0-5.0％，余量为食品级白油。
[0022]
优选地，后处理溶液按质量百分比计，包括羟基乙叉二膦酸10.0-13.0％、乙醇5.5-8.0％、异丙醇3.0-4.0％、余量为食品级白油。
[0023]
本发明钝化液及一种提升不锈钢拉丝地漏耐腐蚀性能的方法中后处理溶液各组分和作用如下：
[0024]
柠檬酸为植物中提取而来，通常作为食品添加剂进行使用，易于获取，对环境无污染，符合环保要求。同时柠檬酸对铁的活性比对铬的活性强，通过柠檬酸的作用，可以溶解不锈钢表面的铁及氧化物，去掉贫铬层，使得铬在不锈钢表面富集，提高耐腐蚀性能。钝化液中柠檬酸低于30％，无法完全溶解不锈钢拉丝制品表面的铁及氧化物，无法达到国家标准的盐雾测试及耐清洁剂性能测试要求。钝化液中柠檬酸高于40％，会使不锈钢拉丝制品表面颜色发生变化，失去不锈钢金属光泽度。
[0025]
羟基乙叉二膦酸(hedp)具有-c-p(o)(oh)2结构，具有较好的化学稳定性，可以与铁及氧化物形成稳定的螯合物，沉积在不锈钢表面，阻滞被覆盖面的溶解腐蚀，促进未覆盖面的钝化过程。但羟基乙叉二膦酸是一种具有很强螯合能力的化合物，随其浓度的增大，会与fe
2+
离子生成另一种溶解度较大的螯合物，使不锈钢不能进入钝化状态。在钝化液中，羟基乙叉二膦酸高于4.3％会使不锈钢不能进入钝化状态；质量比低于2％，其效果无法达到国家标准的盐雾测试及耐清洁剂性能测试要求。在后处理溶液中加入羟基乙叉二膦酸，可起到阻垢的作用，羟基乙叉二膦酸在后处理溶液中，8.0-15.0％阻垢效果最佳。
[0026]
聚马来酸分子中的极性基团(-cooh)、(-oh)中的氧原子可以成为吸附中心，与铁离子形成螯合物，吸附在不锈钢表面上，在金属表面形成一层保护膜，从而起到缓蚀作用。聚马来酸与羟基乙叉二膦酸配合使用，可增强耐蚀性能。聚马来酸在3.0-8.0％内与羟基乙叉二膦酸配合使用效果最佳。
[0027]
山梨酸钠有碳碳双键会产生共轭作用，在形成致密的多层复合层状网的同时，还会与铁及氧化物发生反应形成络合物，形成一层保护膜，在羟基乙叉二膦酸和聚马来酸的基础上，进一步提升耐腐蚀性能。不锈钢表面的多层复合有机吸附膜提供极化电阻，阻止不锈钢表面的腐蚀。羟基乙叉二膦酸和聚马来酸和铁及氧化物发生反应形成的螯合物，山梨酸钠与铁及氧化物形成的络合物，致密地沉积在不锈钢表面，阻止不锈钢的腐蚀。
[0028]
1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐作为表面活性剂主要是为了降低钝化液与不锈钢之间的表面张力，增加钝化液对不锈钢表面的亲和作用，从而使不锈钢表面的气体难以滞留而脱离，防止钝化膜表面针孔的产生。
[0029]
与现有技术相比，本发明提供的技术方案有益效果为：
[0030]
1、本发明在钝化液中引入羟基乙叉二膦酸、聚马来酸和山梨酸钠，同时进一步优化钝化液中各组分含量，通过合理配比提高钝化液性能，从而提高地漏的耐腐蚀性能。其中引入羟基乙叉二膦酸、聚马来酸和山梨酸钠，分别在不锈钢表面形成螯合物和络合物，致密地堆积在不锈钢表面，形成致密的钝化膜，钝化效果接近于硝酸和铬酸盐的钝化体系。
[0031]
2、本发明采用食品级白油、羟基乙叉二膦酸、乙醇、异丙醇可以和钝化后的不锈钢表面发生相互化学交联，形成更致密的缓蚀膜，有利于堵塞金属离子的扩散通道，也有利于阻碍腐蚀介质向不锈钢表面渗透，提高不锈钢拉丝制品的防腐蚀效果及防护寿命；钝化与后处理相结合，其防腐蚀性能超过硝酸和铬酸盐的钝化体系。
[0032]
3、本发明方案无机酸中只有柠檬酸，无硝酸、硫酸，针对卫浴产品使用更环保健康，也不会对钝化现场操作人员造成伤害。
具体实施方式
[0033]
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明保护的内容不限于所述内容。
[0034]
实施例1
[0035]
不锈钢拉丝地漏的前处理：采用超声波清洗机加入清洗剂进行清洗，超声波频率为40khz，清洗温度为60℃，清洗时间为6min，然后采用1-2道自来水进行流动水浸泡清洗，清洗时间2.5min；使不锈钢拉丝地漏表面出现均匀水膜，即可达到钝化要求。
[0036]
钝化：将已清洗的不锈钢拉丝地漏浸泡在配置好的钝化液中进行酸洗钝化，钝化温度为25℃，钝化时间为15min；
[0037]
钝化液为柠檬酸30.0％、羟基乙叉二膦酸2.0％、聚马来酸3.0％、山梨酸钠4.0％、1-苄基吡啶嗡-3-羧酸盐5.0％，余量为水；
[0038]
清洗：分别采用1道自来水和1道去离子水进行流动水浸泡清洗，清洗时间为2.5min；
[0039]
干燥1：热风干燥，确保表面无水渍；
[0040]
后处理：干燥后的不锈钢拉丝地漏常温下在后处理溶液中浸泡，并保持15s；
[0041]
后处理溶液为羟基乙叉二膦酸12％、乙醇6.5％、异丙醇3.5％，余量为食品级白油；
[0042]
干燥2：热风干燥，确保表面后处理表面薄膜形成，放置24小时后检查钝化膜及封闭膜各项技术指标。
[0043]
实施例2～6
[0044]
钝化液各组分如表1所示，其余与实施例1相同。
[0045]
对比例1：
[0046]
含有硝酸和重铬酸的不锈钢拉丝地漏钝化液，各组分含量按质量百分比为：硝酸35％，重铬酸钾5％，余量为水；
[0047]
对比例1钝化方法包含以下步骤：
[0048]
(1)采用超声波清洗机加入清洗剂进行清洗，超声波频率为36khz，清洗温度为60℃，清洗时间为6min，然后采用1道自来水进行流动水浸泡清洗，清洗时间3min；
[0049]
(2)用配置好的钝化液以浸泡方式对不锈钢拉丝地漏进行钝化，钝化温度为55℃，钝化时间20min；
[0050]
(3)分别采用1道自来水和1道去离子水进行流动水浸泡清洗，清洗时间为2.5min；
[0051]
(4)干燥1：热风干燥，确保表面无水渍残留，放置24小时后检查钝化膜各项技术指标；
[0052]
表1实施例与对比例各组分组成
[0053][0054]
对实施例1-6的用于不锈钢水槽的钝化液进行钝化膜各项技术指标测试，如表2所示，其中：
[0055]
(1)盐雾腐蚀性能
[0056]
按照gb/t 10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》进行中性盐雾极限试验(cass)，试验结果按gb/t 6461-2002《金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级》评定，直到表面9级为止。
[0057]
(2)蓝点法评价
[0058]
按照gb/t 25150-2010《工业设备化学清洗中奥氏体不锈钢钝化膜质量的测试方法蓝点法》进行测试，当蓝点液覆盖区出现蓝点数量达到8个点时，终止计时。
[0059]
(3)耐清洁剂性能测试
[0060]
按照gb/t 27710-2020《地漏》进行测试，在环境温度(23
±
2)℃、相对湿度40％～
70％的条件下，分别取两滴(约0.10ml)如下溶液滴在地漏表面不同位置上(最好在较平的表面上)，保留16h：a)氨水(氢氧化铵)(6.0mol/l)；b)氢氧化钠(1.0mol/l)；c)表面活性剂(100％氧化聚乙烯醇)；d)盐酸(0.1mol/l)。16h结束后，用清水冲洗去除表面剩余的溶液，风干表面并检查，表面应无起泡、剥离、发白等不良现象。
[0061]
(4)毒性测试
[0062]
按照rohs2.0修订指令(eu)2015/863测试铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯、多溴联苯醚、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸甲苯基丁酯、邻苯二甲酸二丁基酯、邻苯二甲酸二异丁酯共10项物质限量。
[0063]
表2耐腐蚀性能测试结果
[0064][0065]
由表2可知，本发明提供的钝化液与后处理相结合后防腐蚀效果好，耐腐蚀性能及耐清洁剂性能与未钝化的304相比明显提升。防腐蚀性能优于硝酸钝化，且耐清洁剂性能均能通过，硝酸钝化无法通过耐清洁剂性能测试。本发明处理后的不锈钢拉丝地漏耐腐蚀性能及耐清洁剂性能优于对比例2，对比例2中的羟基乙叉二膦酸高于4.3％，对钝化起到抑制作用，导致钝化后其中性盐雾、蓝点法、耐清洁剂性能测试结果不合格。