一种20MnSiV钢表面钝化处理剂及其加工工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，由如下质量百分比的组分构成：石油磺酸钡5?8%，二烷基二硫代磷酸锌20?25%，二甲基硅油28?31%，聚异丁烯2?3%，蛋白成膜剂3?5%，十二硫醇5?9%，乙二醇3?6%，浓硫酸2?3%，糖分3?6%，二乙三胺2?5%，山楂汁5?8%，田普胶1?3%，消泡剂1?2%，润滑剂3?5%，本发明选料精良，采用科学的加工方法，防锈与成膜共同作用，解决了以往钢铁表面防锈时间不长、效果不佳的问题，以二甲基硅油为防锈介质，配合其他原料，绿色环保，无污染；不含甲苯、乙苯、二甲苯，低VOC、无甲醛，无刺激性气味，容易被钢铁深层组织吸收，可以有效地防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，并形成保护膜层，延长钢铁表面产生锈迹的时间，施工性能优良，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。
【专利说明】
一种20MnS i V钢表面钝化处理剂及其加工工艺
技术领域
[0001]本发明属于钢铁表面处理剂技术领域，具体涉及一种20MnSiV钢表面钝化处理剂及其加工工艺。
【背景技术】
[0002]20MnSiV钢是我国建筑行业使用最广泛的钢之一，20MnSi钢具有高强度和较好的综合性能，可用于钢结构制作、建筑业、机器零部件及各类标准件的制作，为了提高20MnSiV钢表面的耐蚀性，需要在20MnSiV钢表面进行防锈处理，而目前我国的大部分防锈工艺多采用铬酸或重铬酸盐溶液处理，原料里含有六价铬和三价铬，对人体健康及环境造成严重危害，毒性大，达不到客户需求。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明公开了一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，成本低，不含铬，能够保护钢表面，大幅延长被侵蚀的时间，防锈性能好。
[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，由如下质量百分比的组分构成:石油磺酸钡5_8%，二烷基二硫代磷酸锌20-25%，二甲基硅油28-31%，聚异丁烯2_3%，蛋白成膜剂3_5%，十二硫醇5-9%，乙二醇3-6%，浓硫酸2-3%，糖分3-6%，二乙三胺2_5%，山楂汁5_8%，田普胶1_3%，消泡剂
1-2%，润滑剂3-5%。
[0005]本发明所述润滑剂为司盘80和氧化钠膏钡皂在温度95-110°C下混合40-50分钟即得，所述司盘80和氧化钠膏钡皂的质量比为7-8:2-3。
[0006]本发明所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0007]本发明所述糖分为葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水在95_100°C混合搅拌50-60分钟而成，所述葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水的质量百分比为15-20%、10-15%、10-20%、50_60%。
[0008]—种20MnSiV钢表面钝化处理剂的加工工艺，包括以下步骤:
(I)按质量百分比准备以下组分:石油磺酸钡5-8%，二烷基二硫代磷酸锌20-25%，二甲基硅油28-31%，聚异丁烯2-3%，蛋白成膜剂3-5%，十二硫醇5-9%，乙二醇3_6%，浓硫酸2_3%，糖分3-6%，二乙三胺2-5%，山楂汁5-8%，田普胶1_3%，消泡剂1-2%，润滑剂3-5%;
(2 )山楂汁经过澄清、浓缩到1/5质量，酸度5.5-6.5;
(3)加入步骤(2)后的浓缩山楂汁里加入聚异丁烯，在温度80-90°C、压力2-2.8Mpa下搅拌20-30分钟，常温常压下放置3-5小时密封备用；
(4)将十二硫醇、1/2质量的乙二醇混合搅拌15-20分钟备用；
(5)将1/2质量的浓硫酸、糖分与剩余1/2质量的乙二醇混合搅拌，保持温度50-60°C反应2-3小时，温度降至20-25°C备用；
(6)往反应釜内加入步骤(4)后的混合醇、1/3质量的二甲基硅油，田普胶、蛋白成膜剂升温至60-70°C搅拌10-15分钟，搅拌速度200-220转/分，再加入二乙三胺，搅拌均匀后放置
2-3小时；
(7 )往反应釜内加入步骤(5)后的混合物，温度升至85-90 0C，搅拌10-20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5-8升/分钟，反应20-30分钟，保温2-3小时后倒出过滤，密封备用；
(8)将步骤(4)(7)后的混合物加入反应釜内，保持温度80-90°C、压力400-500Kpa搅拌20-30分钟，放置1-3小时得到保护液；
(9 )往反应釜内加入剩余2/3质量的二甲基硅油、石油磺酸钡、二烷基二硫代磷酸锌、润滑剂、消泡剂，在温度20 ± 5 °C下搅拌15-30分钟，搅拌速度1200-1500转/分；
(1 )滴入剩余I /2质量的浓硫酸调节PH值达1.5-2，检验合格后密封装桶入库。
[0009]作为本发明的一种改进，步骤(7)所述的过滤是用网眼为50_80μπι的不锈钢过滤网筛过滤。
[0010]本发明的有益效果是:
本发明所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，选料精良，采用科学的加工方法，防锈与成膜共同作用，解决了以往钢铁表面防锈时间不长、效果不佳的问题，本发明以二甲基硅油为防锈介质，配合其他原料，绿色环保，无污染;不含甲苯、乙苯、二甲苯等苯系物，无铬酸或重铬酸盐，低V0C、无甲醛，重金属含量低于国家强制标准，无刺激性气味，对皮肤无不良影响，容易被钢铁深层组织吸收，可以有效地防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，并形成保护膜层，延长钢铁表面产生锈迹的时间，而且施工性能优良，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。
[0011]本发明的加工工艺里的步骤(2)-(8)，采用二甲基硅油、聚异丁烯、蛋白成膜剂、十二硫醇、乙二醇、浓硫酸、糖分、二乙三胺、山楂汁、田普胶等原料，采用变化的温度与压力，科学配置成一种保护液，涂刷在20MnSiV钢表面能够形成防锈内层紧附在20MnSiV钢表面，防止锈斑产生，又能够在防锈内层外侧形成钝化保护膜，膜层细密、均匀，能够使蛋白质凝固，防止空气进入，阻止细胞生长，杀菌防腐，抑制金属腐蚀，单位质量内保护面积大，整体具有良好的耐蚀性、耐老化性和耐候性，其中耐蚀性为镀锌板的4-5倍，在实际使用过程中，刷涂以后在24h以内涂装面漆，效果更好，本发明所述的保护液与石油磺酸钡和二烷基二硫代磷酸锌复合使用，既成膜保护又防锈，能够从根本上全面抑制20MnSiV钢表面氧化，防止产生锈斑，保护20MnSiV钢表面;而且保护液与润滑剂(本发明所用的司盘80和氧化钠膏钡皂复合溶液)复合使用，能够增加黏温特性和水溶性，涂刷到20MnSiV钢表面可以提高润滑防锈效果，抗静电，乳化力提高，试验证实加入质量百分比为在3-5%的润滑剂可以使润滑与防锈可以达到平衡，提高钝化处理剂品质。
[0012]本发明所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，使用后能够在20MnSiV钢表面形成钝化保护膜，结合力高，耐蚀性强，在材料上采用复合醇(十二硫醇、乙二醇混合)、田普胶为主要成膜物质，与蛋白成膜剂混成复合成膜剂，克服了单一成膜剂保护范围小的缺陷，耐腐蚀效果好，防水性、耐候性好;再加入非氧化性浓硫酸、糖分、二乙三胺，形成乳化物质，提高溶液的表面张力;再加入由山楂汁与聚异丁烯组成的混合物，能够发生较强的交联反应，使钝化保护膜的致密性加强，厚度提高，最终提高了处理剂的耐蚀性;其中山楂汁经过澄清、浓缩，内含有大量的鞣酸，与二甲基硅油、石油磺酸钡、二烷基二硫代磷酸锌复合处理后，有很强的防腐蚀功能;聚异丁烯的黏度指数高，能够大幅提高粘合力、柔韧性、耐老化性、气密性和电绝缘性，降低流动性，增加对20MnSiV钢表面的粘附力，大幅延长钝化保护膜被侵蚀的时间，提高20MnSiV钢表面润滑防锈效果，其粘度大，无色，环保、安全、无毒，增加了整体的化学稳定性。
[0013]本发明使用有机硅消泡剂，1-2%的重量百分比既能够增强膜层厚度，又能达到很强的破泡和抑泡作用，减少空气接触的可能，表面张力低，强化防锈效果。
[0014]本发明的加工工艺里的步骤(7)中，从反应釜底部对混合液充入氮气，高温充气， 能够提高处理剂的乳化延伸性能和与多类物质的络合能力，增加处理剂的内聚力，提高溶液的表面张力，扩大保护范围，延长20MnSiV钢的使用寿命，节约成本。
[0015]本发明所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，其性能指标如下:PH值:1.5-2，密度(25 °C): 1 ? 84-2 ? 08g/cm3，总酸度:730-760点，保护膜厚度(um):9-13，固化时间(h):12-18，粘度(cps): 600-800，附着力:1级，弯曲试验(mm): <2，铅笔硬度(H ):1，冲击强度(kg/cm):68。【具体实施方式】
[0016]实施例1本实施例所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，由如下质量百分比的组分构成:石油磺酸钡6%，二烷基二硫代磷酸锌23%，二甲基硅油28%，聚异丁烯3%，蛋白成膜剂4%，十二硫醇 7%，乙二醇4%，浓硫酸2%，糖分5%，二乙三胺4%，山楂汁7%，田普胶2%，有机硅消泡剂1%，润滑剂4%。[〇〇17] 本实施例所述润滑剂为司盘80和氧化钠膏钡皂在温度105°C下混合45分钟即得， 所述司盘80和氧化钠膏钡皂的质量比为7.8:2.2。
[0018]本实施例所述糖分为葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水在97 °C混合搅拌56分钟而成，所述葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水的质量百分比为18%、12%、13%、57%。[〇〇19] 本实施例所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂的加工工艺，包括以下步骤:(1)按质量百分比准备以下组分:石油磺酸钡6%，二烷基二硫代磷酸锌23%，二甲基硅油 28%，聚异丁烯3%，蛋白成膜剂4%，十二硫醇7%，乙二醇4%，浓硫酸2%，糖分5%，二乙三胺4%，山楂汁7%，田普胶2%，有机硅消泡剂1%，润滑剂4%;(2 )山楂汁经过澄清、浓缩到1/5质量，酸度6.1;(3)加入步骤(2)后的浓缩山楂汁里加入聚异丁烯，在温度85°C、压力2.4Mpa下搅拌25 分钟，常温常压下放置4小时密封备用；(4)将十二硫醇、1/2质量的乙二醇混合搅拌17分钟备用；(5)将1/2质量的浓硫酸、糖分与剩余1/2质量的乙二醇混合搅拌，保持温度55°C反应 2.5小时，温度降至22°(:备用；(6)往反应釜内加入步骤(4)后的混合醇、1/3质量的二甲基硅油，田普胶、蛋白成膜剂升温至65°C搅拌12分钟，搅拌速度210转/分，再加入二乙三胺，搅拌均匀后放置2小时；(7 )往反应釜内加入步骤(5)后的混合物，温度升至88 °C，搅拌16分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量7升/分钟，反应26分钟，保温2小时后倒出用网眼为65wii的不锈钢过滤网筛过滤，密封备用；(8)将步骤(4)(7)后的混合物加入反应釜内，保持温度85°C、压力450Kpa搅拌25分钟， 放置2小时得到保护液；(9 )往反应釜内加入剩余2/3质量的二甲基硅油、石油磺酸钡、二烷基二硫代磷酸锌、润滑剂、有机硅消泡剂，在温度20 °C下搅拌22分钟，搅拌速度1300转/分；(10 )滴入剩余1 /2质量的浓硫酸调节PH值达1.7，检验合格后密封装桶入库。
[0020]使用效果:在中性盐雾内腐蚀65天无锈点，超过95天锈斑面积小于5%，耐腐蚀时间超过一般防锈剂3倍。
[0021] 实施例2本实施例所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，由如下质量百分比的组分构成:石油磺酸钡5%，二烷基二硫代磷酸锌25%，二甲基硅油28%，聚异丁烯2%，蛋白成膜剂5%，十二硫醇 5%，乙二醇6%，浓硫酸2%，糖分6%，二乙三胺2%，山楂汁8%，田普胶1%，有机硅消泡剂2%，润滑剂3%。[〇〇22] 本实施例所述润滑剂为司盘80和氧化钠膏钡皂在温度95°C下混合50分钟即得，所述司盘80和氧化钠膏钡皂的质量比为7: 3。
[0023]本实施例所述糖分为葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水在95°C混合搅拌60分钟而成，所述葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水的质量百分比为15%、15%、10%、60%。[〇〇24] 本实施例所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂的加工工艺，包括以下步骤:(1)按质量百分比准备以下组分:石油磺酸钡5%，二烷基二硫代磷酸锌25%，二甲基硅油 28%，聚异丁烯2%，蛋白成膜剂5%，十二硫醇5%，乙二醇6%，浓硫酸2%，糖分6%，二乙三胺2%，山楂汁8%，田普胶1%，有机硅消泡剂2%，润滑剂3%;(2 )山楂汁经过澄清、浓缩到1/5质量，酸度5.5;(3)加入步骤(2)后的浓缩山楂汁里加入聚异丁烯，在温度90°C、压力2Mpa下搅拌30分钟，常温常压下放置3小时密封备用；(4)将十二硫醇、1/2质量的乙二醇混合搅拌20分钟备用；(5)将1/2质量的浓硫酸、糖分与剩余1/2质量的乙二醇混合搅拌，保持温度50°C反应3 小时，温度降至20°C备用；(6)往反应釜内加入步骤(4)后的混合醇、1/3质量的二甲基硅油，田普胶、蛋白成膜剂升温至70°C搅拌10分钟，搅拌速度220转/分，再加入二乙三胺，搅拌均匀后放置2小时；(7 )往反应釜内加入步骤(5)后的混合物，温度升至90 °C，搅拌10分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量8升/分钟，反应20分钟，保温3小时后倒出用网眼为50wii的不锈钢过滤网筛过滤，密封备用；(8)将步骤(4)(7)后的混合物加入反应釜内，保持温度90°C、压力400Kpa搅拌30分钟， 放置1小时得到保护液；(9 )往反应釜内加入剩余2/3质量的二甲基硅油、石油磺酸钡、二烷基二硫代磷酸锌、润滑剂、有机硅消泡剂，在温度25 °C下搅拌15分钟，搅拌速度1500转/分；(10 )滴入剩余1 /2质量的浓硫酸调节PH值达1.5，检验合格后密封装桶入库。[〇〇25]使用效果:在中性盐雾内腐蚀59天无锈点，超过90天锈斑面积小于5%，耐腐蚀时间超过一般防锈剂3倍。
[0026] 实施例3本实施例所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，由如下质量百分比的组分构成:石油磺酸钡8%，二烷基二硫代磷酸锌20%，二甲基硅油31%，聚异丁烯3%，蛋白成膜剂3%，十二硫醇 9%，乙二醇3%，浓硫酸3%，糖分3%，二乙三胺5%，山楂汁5%，田普胶3%，有机硅消泡剂1%，润滑剂5%。[〇〇27] 本实施例所述润滑剂为司盘80和氧化钠膏钡皂在温度110°C下混合40分钟即得， 所述司盘80和氧化钠膏钡皂的质量比为8:2。[〇〇28]本实施例所述糖分为葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水在100 °C混合搅拌50分钟而成，所述葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水的质量百分比为20%、10%、20%、50%。[〇〇29] 本实施例所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂的加工工艺，包括以下步骤:(1)按质量百分比准备以下组分:石油磺酸钡8%，二烷基二硫代磷酸锌20%，二甲基硅油 31%，聚异丁烯3%，蛋白成膜剂3%，十二硫醇9%，乙二醇3%，浓硫酸3%，糖分3%，二乙三胺5%，山楂汁5%，田普胶3%，有机硅消泡剂1%，润滑剂5%;(2 )山楂汁经过澄清、浓缩到1/5质量，酸度6.5;(3)加入步骤(2)后的浓缩山楂汁里加入聚异丁烯，在温度80°C、压力2.8Mpa下搅拌20 分钟，常温常压下放置5小时密封备用；(4)将十二硫醇、1/2质量的乙二醇混合搅拌15分钟备用；(5)将1/2质量的浓硫酸、糖分与剩余1/2质量的乙二醇混合搅拌，保持温度60°C反应2 小时，温度降至25°C备用；(6)往反应釜内加入步骤(4)后的混合醇、1/3质量的二甲基硅油，田普胶、蛋白成膜剂升温至60°C搅拌15分钟，搅拌速度200转/分，再加入二乙三胺，搅拌均匀后放置3小时；(7)往反应釜内加入步骤(5)后的混合物，温度升至85°C，搅拌20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5升/分钟，反应30分钟，保温2小时后倒出用网眼为80wii的不锈钢过滤网筛过滤，密封备用；(8)将步骤(4)(7)后的混合物加入反应釜内，保持温度80°C、压力500Kpa搅拌20分钟， 放置3小时得到保护液；(9 )往反应釜内加入剩余2/3质量的二甲基硅油、石油磺酸钡、二烷基二硫代磷酸锌、润滑剂、有机硅消泡剂，在温度15 °C下搅拌30分钟，搅拌速度1200转/分；(10 )滴入剩余1 /2质量的浓硫酸调节PH值达2，检验合格后密封装桶入库。
[0030]使用效果:在中性盐雾内腐蚀60天无锈点， 超过92天锈斑面积小于5%， 耐腐蚀时间超过一般防锈剂3倍。
【主权项】
1.一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，其特征在于:由如下质量百分比的组分构成:石油磺酸钡5-8%，二烷基二硫代磷酸锌20-25%，二甲基硅油28-31%，聚异丁烯2_3%，蛋白成膜剂3-5%，十二硫醇5-9%，乙二醇3-6%，浓硫酸2-3%，糖分3-6%，二乙三胺2-5%，山楂汁5_8%，田普胶1_3%，消泡剂1_2%，润滑剂3-5%。2.根据权利要求1所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，其特征在于:所述润滑剂为司盘80和氧化钠膏钡皂在温度95-110 °C下混合40-50分钟即得，所述司盘80和氧化钠膏钡皂的质量比为7-8:2-3。3.根据权利要求1所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，其特征在于:所述消泡剂为有机硅消泡剂。4.根据权利要求1所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂，其特征在于:所述糖分为葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水在95-100 °C混合搅拌50-60分钟而成，所述葡萄糖、塔罗糖、低聚搪、蒸馏水的质量百分比为15-20%、10-15%、10-20%、50-60%。5.一种20MnSiV钢表面钝化处理剂的加工工艺，其特征在于:包括以下步骤: (I)按质量百分比准备以下组分:石油磺酸钡5-8%，二烷基二硫代磷酸锌20-25%，二甲基硅油28-31%，聚异丁烯2-3%，蛋白成膜剂3-5%，十二硫醇5-9%，乙二醇3_6%，浓硫酸2_3%，糖分3-6%，二乙三胺2-5%，山楂汁5-8%，田普胶1_3%，消泡剂1-2%，润滑剂3-5%; (2 )山楂汁经过澄清、浓缩到1/5质量，酸度5.5-6.5; (3)加入步骤(2)后的浓缩山楂汁里加入聚异丁烯，在温度80-90°C、压力2-2.8Mpa下搅拌20-30分钟，常温常压下放置3-5小时密封备用； (4)将十二硫醇、1/2质量的乙二醇混合搅拌15-20分钟备用； (5)将1/2质量的浓硫酸、糖分与剩余1/2质量的乙二醇混合搅拌，保持温度50-60°C反应2-3小时，温度降至20-25°C备用； (6)往反应釜内加入步骤(4)后的混合醇、1/3质量的二甲基硅油，田普胶、蛋白成膜剂升温至60-70°C搅拌10-15分钟，搅拌速度200-220转/分，再加入二乙三胺，搅拌均匀后放置2-3小时； (7 )往反应釜内加入步骤(5 )后的混合物，温度升至85-90 0C，搅拌10-20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5-8升/分钟，反应20-30分钟，保温2-3小时后倒出过滤，密封备用； (8)将步骤(4)(7)后的混合物加入反应釜内，保持温度80-90°C、压力400-500Kpa搅拌20-30分钟，放置1-3小时得到保护液； (9)往反应釜内加入剩余2/3质量的二甲基硅油、石油磺酸钡、二烷基二硫代磷酸锌、润滑剂、消泡剂，在温度20 ± 5 °C下搅拌15-30分钟，搅拌速度1200-1500转/分； (10)滴入剩余1/2质量的浓硫酸调节PH值达1.5-2，检验合格后密封装桶入库。6.根据权利要求5所述的一种20MnSiV钢表面钝化处理剂的加工工艺，其特征在于:步骤(7)所述的过滤是用网眼为50-80μπι的不锈钢过滤网筛过滤。
【文档编号】C23C22/07GK105951068SQ201610357959
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】王和山, 朱建林, 王和东
【申请人】安徽开林新材料股份有限公司