节能环保型金属工件预防腐方法
【专利摘要】本发明涉及一种节能环保型金属工件预防腐方法。它包括以下步骤：（1）通过除油除锈剂对金属工件表面进行除油除锈处理；（2）清洗金属工件；（3）漂洗金属工件；（4）金属工件预防腐处理：将金属工件浸渍在装有预防腐液的预防腐槽内，预防腐液的液面须达到预防腐槽内的设定液面处，所述设定液面的位置在预防腐槽内腔高度的3/4处，在20-25℃时完成金属工件的预防腐处理，处理时间为30-60秒，处理过程中，采用下吸式的循环过滤泵，使预防腐液得到循环搅拌和过滤，对于预防腐槽每立方米的槽容积而言，循环过滤泵的流量为0.1-0.2m3/分。本方法具有节能、环保的优点。
【专利说明】节能环保型金属工件预防腐方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属工件表面防腐方法，尤其是涉及一种节能环保型金属工件预防腐方法。
【背景技术】
[0002]目前，金属(尤其是在汽车工业中使用的金属)的防腐方法，一般有以下三种:
[0003]1.镀锌或镀铅方法；
[0004]2.酸洗、磷化、钝化、达可罗等方法；
[0005]3.酸洗、磷化、钝化、电泳或喷粉方法。
[0006]其中，磷化处理被广泛使用，但其存在以下缺陷:
[0007](I)磷的危害。
[0008]含磷的磷化废水的无机磷含量高、化学需氧量和生化需氧量相对较低(无机磷包括亚硝酸盐、磷酸盐等),用生化法处理,难以达到废水的排放标准。这样,磷化废水排入江河湖泊中，增加了水体的营养负荷，导致水体(特别是封闭水体)的富营养化，破坏水体的自洁和循环。多数富营养化水体中的控制因素为磷，且富营养化污染这一问题己成为目前我国所面临的重大环境问题。
[0009](2)磷化处理需要中和、表调等步骤，处理的时间长、成本高、工作量大。
[0010]一般磷化线所排出的酸碱废水，如汇集到同一废水池后排放，则可能因中和作用而使废水的PH接近于中性。但有的磷化线仅有脱脂工序、无酸洗工序，这样，从该线排出的废水的PH多呈碱性(原因是脱脂液温度高，带出的碱性物质较多)。当更换脱脂液和表面调整液时，排出的碱性废水更多。若上述废水不处理直接排入池塘、农田，会破坏土壤结构、毒害鱼类和牲畜等。另外，磷化废渣的主要成分是磷酸铁和磷酸锌。随着我国污染物排放法规的严格执行，磷化处理的环保问题愈显突出。
[0011]综上所述，上述防腐方法的工艺步骤复杂、成本高。在金属的防腐过程中，排放大量的有毒有害化学污染物。另外，脱脂和磷化通常都需要把处理液加热到一定温度后进行，这加大了生产线的能耗。以磷化温度40— 45°C计算，目前国内最便宜的喷淋磷化线处理薄板件的热能消耗成本为人民币0.4元/平方米。因此，上述防腐方法与当今国家大力倡导的减少污染、改善环境的节能环保政策已很不适应。
【发明内容】
[0012]本发明所要解决的技术问题是提供一种节能环保型金属工件预防腐方法，本方法具有节能、环保的优点。
[0013]为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能环保型金属工件预防腐方法，包括以下步骤:(I)通过除油除锈剂对金属工件表面进行除油除锈处理；(2)清洗金属工件；
(3)漂洗金属工件；(4)金属工件预防腐处理:将金属工件浸溃在装有预防腐液的预防腐槽内，预防腐液的液面须达到预防腐槽内的设定液面处，所述设定液面的位置在预防腐槽内腔高度的3/4处，在20-25°C时完成金属工件的预防腐处理，处理时间为30-60秒，处理过程中，采用下吸式的循环过滤泵，使预防腐液得到循环搅拌和过滤，对于预防腐槽每立方米的槽容积而言，循环过滤泵的流量为0.1-0.2m3/分。
[0014]为能简洁说明问题起见，以下对本发明所述节能环保型金属工件预防腐方法均简称为本方法。
[0015]步骤(I)中通过除油除锈剂对金属工件表面进行除油除锈处理后，一则使金属工件表面的油脂与金属工件相脱离，脱离的油脂漂浮在液面上，二则使铁锈转化为易溶于水的Fe3+或Fe2+，从而达到除油除锈的目的。金属工件的除油除锈处理质量，直接影响金属工件的预防腐处理质量。
[0016]步骤(2)清洗金属工件和步骤(3)漂洗金属工件，可最终使金属工件表面足够清洁。
[0017]步骤(4)的金属工件预防腐处理，通过预防腐液附着在金属工件表面，使金属工件表面形成致密的保护膜，从而延长防腐时间，达到较好的防腐目的。
[0018]本方法具有如下优点:
[0019](I)本方法的步骤(I)至步骤(4)均在20-25°C下进行，除油除锈剂、清洗水、漂洗水、预防腐液无需加热，有效降低各步骤的能源消耗，这样，大大降低了能源成本，较为节倉泛;
[0020]( 2 )本方法的四个步骤，无废渣、废液、污染物排放，为闭环式的处理方式，大幅降低排放成本，实现环境友好型处理，较为环保，且综合处理性能优于现有的磷化处理，各处理步骤之间衔接紧凑，提高了金属工件的防腐处理效率和防腐效果，进而可提高金属工件的后期涂装质量；
[0021](3)本方法的处理成本，仅为磷化处理成本、其它传统防腐方法处理成本的17-30%,具有明显的社会效益和经济效益，实现绿色处理和可持续发展。
[0022]在本方法中:
[0023]所述步骤(3)之后先对金属工件进行第一次烘干，再对金属工件进行预防腐处理，第一次烘干的条件为:起吊经过漂洗的金属工件并使其位于漂洗槽的上方，利用热风对所述金属工件进行烘干，烘干时间为2-3分钟，烘干温度为50— 60°C ；
[0024]步骤(4)之后对金属工件进行自然凉干或第二次烘干，第二次烘干的条件为:起吊经过预防腐处理的金属工件并使其位于预防腐槽的上方，利用热风对所述金属工件进行烘干，烘干时间为2— 3分钟，烘干温度为60— 70°C。
[0025]第一次烘干金属工件，可快速去除经过漂洗的金属工件表面的水分。第二次烘干金属工件，可快速去除经过预防腐处理的金属工件表面的水分。
[0026]所述步骤(I)中金属工件表面除油除锈处理的条件为:将金属工件浸溃在装有除油除锈剂的除油除锈槽内，利用除油除锈剂经化学反应，在20-25°C时完成金属工件的除油除锈处理，处理时间为3-10分钟，处理过程中，一则，采用下吸式的循环过滤泵，使除油除锈剂得到循环搅拌和过滤，对于除油除锈槽每立方米的槽容积而言，循环过滤泵的流量为0.1-0.2m3/分，二则，油污通过溢流方式流入积油槽，再通过油水分离器实现油水的实时连续分离；
[0027]上述除油除锈剂的制备方法为:在0.8升、30_40°C的水中依次加入150-200克盐酸、2-4克酒石酸，搅拌均匀，作为待用液；在0.2升、30-40°C的水中依次加入1_5克六次甲基四胺、2-4克十二烷基磺酸钠、2-3克烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀后得溶液，将此溶液缓慢加入待用液中，搅拌5-15分钟，即可制得除油除锈剂。
[0028]循环过滤泵的作用为:强制除油除锈剂循环流动，一是让除油除锈剂得到循环搅拌，使除油除锈剂的成分保持均匀；二是让除油除锈剂得到过滤，使其内的游离颗粒得到分离。
[0029]所述步骤(2)中清洗金属工件的条件为:将经过除油除锈的金属工件浸没在装有自来水的清洗槽内进行清洗，自来水的温度为20-25°C，清洗过程中，通过循环泵连续抽吸清洗槽内的清洗水，并采用颗粒过滤器、阴离子交换树脂、阳离子交换树脂对清洗水连续进行处理，得到净化后的清洗水并将其泵到漂洗槽内，另，所述金属工件在进入、离开清洗槽时，均得到喷淋处理，喷淋水与水平面的夹角为120度，其温度为20-25°C、流量为10-30升/分钟、压强为30000Pa、喷淋时间为3分钟，清洗槽内的清洗水的pH控制在6.5-7.0。
[0030]步骤(2)清洗金属工件，可清洗金属工件表面残留的除油除锈剂，使金属工件表面较为清洁。采用颗粒过滤器，可对清洗槽内的清洗水中所含的颗粒杂质进行过滤处理；采用阴离子交换树脂、阳离子交换树脂，可对清洗槽内的清洗水中所含的重金属离子、氯离子等离子进行吸附处理，这样，清洗槽内的清洗水可得到净化并被泵到漂洗槽内，清洗槽内的清洗水得到了充分地循环利用，提高了其综合利用率，确保了步骤(2)无废渣、废液排出，为闭环式的处理方式。
[0031]所述步骤(3)中漂洗金属工件的条件为:将经过清洗的金属工件浸没在装有自来水的漂洗槽内进行漂洗，自来水的温度为20-25°C，漂洗过程中，通过溢流方式，将漂洗槽内的清洗水溢流到清洗槽内，另，所述金属工件在进入、离开漂洗槽时，均得到喷淋处理，喷淋水与水平面的夹角为120度，其温度为20-25°C、流量为10-30升/分钟、压强为30000Pa、喷淋时间为3分钟，漂洗槽内的清洗水的pH控制在6.5-7.0。
[0032]步骤(3)漂洗金属工件，可进一步漂洗金属工件表面残留的少量除油除锈剂，使金属工件表面足够清洁。通过溢流方式，将漂洗槽内较为洁净的清洗水溢流到清洗槽内，这样，漂洗槽内的清洗水也得到了充分地循环利用，提高了其综合利用率，确保了步骤(3)无废渣、废液排出。
[0033]所述步骤(4)中预防腐液的制备方法，包括以下步骤:在60-70重量份、固含量≤ 90%的全氟烷基丙烯酸酯中依次加入50-55重量份、固含量48%的水性氟碳乳液和8-10重量份、固含量> 90%的环氧丙烯酸酯树脂以及10-15重量份的水，并充分搅拌溶解后，再加入悬浮液，并搅拌均匀，即可制得所述的预防腐液，所加入的悬浮液的制备方法为:将I-1.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮加入到25-30重量份的无水乙醇中充分搅拌，然后分别加入8-10重量份的微米级或纳米级锌粉、5-8重量份的微米级或纳米级玻璃鳞片，充分搅拌，再超声分散40分钟，以形成悬浮液。`
[0034]固含量> 90%的全氟烷基丙烯酸酯是预防腐液的成膜物质。固含量> 90%的全氟烷基丙烯酸酯是将全氟烷基乙醇与过量的(甲基)丙烯酸在溶剂中且有催化剂ZrOCl2 -SH2O和阻聚剂对苯二酚存在的条件下进行酯化反应，然后减压蒸除溶剂及未反应完的(甲基)丙烯酸，再加碱液调PH至弱碱性，过滤后得到的。它具有优异的低表面能特性、耐候性及环境友好性，在建筑涂料、纺织工业等领域得到广泛的应用。该成膜物质的上述特性保证了其优异的防腐性能。
[0035]固含量48%的水性氟碳乳液为氟乙烯和羟基乙烯基醚共聚物，氟的重量百分比浓度为8-11.5%,且主链含氟原子。固含量48%的水性氟碳乳液有极佳的机械稳定性、超长的耐候性、抗碱性、耐酸雨，能承受较大剪切力，且为常温固化，可调整预防腐液的成膜温度、成膜性和提高膜层的耐腐蚀性。
[0036]固含量> 90%的环氧丙烯酸酯树脂为预防腐液的成膜促进剂，增强预防腐液的成膜性能。
[0037]微米级或纳米级锌粉为功能性添加剂之一，其电极电位比金属工件的电极电位要低，处理金属工件时，以预防腐液的液相部分为载体，均布在金属工件表面。当预防腐液的膜层发生破裂、腐蚀介质(通常是电解质溶液)侵入时，将使锌粉与金属工件处于电导通状态，锌粉可在金属工件表面组成一个微区电化学保护，建立微区阴极保护的体系，起到阴极保护的作用，从而提高预防腐液的防腐性能。
[0038]微米级或纳米级玻璃鳞片为另一功能性添加剂，当玻璃鳞片均匀分散在金属工件表面时，会对腐蚀介质起到机械隔离作用，在微观上延长了腐蚀介质到达金属工件表面的路径长度，有效提高了预防腐液的防腐能力。
[0039]聚乙烯吡咯烷酮(简称PVP)和无水乙醇为所述锌粉和玻璃鳞片的分散剂。两者的水溶性、分散性较好，因此所述锌粉和玻璃鳞片可顺利地进入预防腐液中。
[0040]使用预防腐液采用浸溃这种方法对金属工件进行防腐处理后，可在金属工件表面形成一层低表面能保护膜，使金属工件具有良好的耐腐蚀性。因此，预防腐液组方经济，防腐效果好。
[0041]经检测，预防腐液在60— 70°C即可成膜；在正常存放环境下，金属工件的防腐期可达36个月以上。
[0042]预防腐液易于存储，只需保存在5°C以上、避免日光直晒、通风阴凉干燥处即可。预
防腐液的部分物理化学性质为:
[0043]
【权利要求】
1.节能环保型金属工件预防腐方法，包括以下步骤:(1)通过除油除锈剂对金属工件表面进行除油除锈处理；(2)清洗金属工件；(3)漂洗金属工件；其特征在于:它还包括以下步骤: (4)金属工件预防腐处理:将金属工件浸溃在装有预防腐液的预防腐槽内，预防腐液的液面须达到预防腐槽内的设定液面处，所述设定液面的位置在预防腐槽内腔高度的3/4处，在20-25 1:时完成金属工件的预防腐处理，处理时间为30-60秒，处理过程中，采用下吸式的循环过滤泵，使预防腐液得到循环搅拌和过滤，对于预防腐槽每立方米的槽容积而言,循环过滤泵的流量为0.1-0.2m3/分。
2.如权利要求1所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于: 所述步骤(3)之后先对金属工件进行第一次烘干，再对金属工件进行预防腐处理，第一次烘干的条件为:起吊经过漂洗的金属工件并使其位于漂洗槽的上方，利用热风对所述金属工件进行烘干，烘干时间为2-3分钟，烘干温度为50— 60°C ； 步骤(4)之后对金属工件进行自然凉干或第二次烘干，第二次烘干的条件为:起吊经过预防腐处理的金属工件并使其位于预防腐槽的上方，利用热风对所述金属工件进行烘干，烘干时间为2— 3分钟，烘干温度为60— 70°C。
3.如权利要求1或2所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于: 所述步骤(I)中金属工件表面除油除锈处理的条件为:将金属工件浸溃在装有除油除锈剂的除油除锈槽内，利用除油除锈剂经化学反应，在20-25 1:时完成金属工件的除油除锈处理，处理时间为3-10分钟，处理过程中，一则，采用下吸式的循环过滤泵，使除油除锈剂得到循环搅拌和过滤，对于除油除锈槽每立方米的槽容积而言，循环过滤泵的流量为0.1-ο.2m3/分，二则，油污通过溢流方式流入积油槽，再通过油水分离器实现油水的实时连续分离； 上述除油除锈剂的制备方法为:在0.8升、30-40°C的水中依次加入150-200克盐酸、2-4克酒石酸，搅拌均匀，作为待用液；在0.2升、30-40°C的水中依次加入1_5克六次甲基四胺、2-4克十二烷基磺酸钠、2-3克烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌均匀后得溶液，将此溶液缓慢加入待用液中，搅拌5-15分钟，即可制得除油除锈剂。
4.如权利要求1或2所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于: 所述步骤(2)中清洗金属工件的条件为:将经过除油除锈的金属工件浸没在装有自来水的清洗槽内进行清洗，自来水的温度为20-25 °C，清洗过程中，通过循环泵连续抽吸清洗槽内的清洗水，并采用颗粒过滤器、阴离子交换树脂、阳离子交换树脂对清洗水连续进行处理，得到净化后的清洗水并将其泵到漂洗槽内，另，所述金属工件在进入、离开清洗槽时，均得到喷淋处理，喷淋水与水平面的夹角为120度，其温度为20-25 °C、流量为10-30升/分钟、压强为30000Pa、喷淋时间为3分钟，清洗槽内的清洗水的pH控制在6.5-7.0。
5.如权利要求1或2所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于:所述步骤(3)中漂洗金属工件的条件为:将经过清洗的金属工件浸没在装有自来水的漂洗槽内进行漂洗，自来水的温度为20-25 °C，漂洗过程中，通过溢流方式，将漂洗槽内的清洗水溢流到清洗槽内，另，所述金属工件在进入、离开漂洗槽时，均得到喷淋处理，喷淋水与水平面的夹角为120度，其温度为20-25 °C、流量为10-30升/分钟、压强为30000Pa、喷淋时间为3分钟，漂洗槽内的清洗水的pH控制在6.5-7.0。
6.如权利要求1或2所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于:所述步骤(4)中预防腐液的制备方法，包括以下步骤:在60-70重量份、固含量> 90%的全氟烷基丙烯酸酯中依次加入50-55重量份、固含量48%的水性氟碳乳液和8-10重量份、固含量 90%的环氧丙烯酸酯树脂以及10-15重量份的水，并充分搅拌溶解后，再加入悬浮液，并搅拌均匀，即可制得所述的预防腐液，所加入的悬浮液的制备方法为:将I-1.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮加入到25-30重量份的无水乙醇中充分搅拌，然后分别加入8-10重量份的微米级或纳米级锌粉、5-8重量份的微米级或纳米级玻璃鳞片，充分搅拌，再超声分散40分钟，以形成悬浮液。
7.如权利要求3所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于:所述步骤(I)中还同步采用超声波发生器对金属工件进行超声波处理，超声波发生器的功率为0— 3000瓦、频率为20—40KHz ； 所述步骤(I)中金属工件经除油除锈处理后，起吊所述金属工件并使其位于除油除锈槽的上方，再对所述金属工件进行上下抖动，抖动幅度为I一3厘米，抖动频率为3— 6次/分，抖动时间为0.5— I分钟。
8.如权利要求4所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于:所述步骤(2)中的阴离子交换树脂为对氯离子、酒石酸根离子具有选择交换性的阴离子交换树脂，所述步骤(2)中的阳离子交换树脂为对铁离子具有选择交换性的阳离子交换树脂。
9.如权利要求6所述的节能环保型金属工件预防腐方法，其特征在于:所述步骤(4)中的预防腐液每周处理一次，条件为:将预防腐槽内的预防腐液加热至35-40°C，持续2-3小时后，再向预防腐槽内另外加入预防腐液，使预防腐槽内的预防腐液的液面维持在设定液面处即可。
【文档编号】B05D3/02GK103433190SQ201310381586
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】吴昊, 邹宜哲, 葛金龙 申请人:吴昊