磷化除渣剂的研究

carbo n steel was developed.
Key words : Residue eliminator ; Pho sp hating ; linear polarization ; Corro sio n2and2mist inhibito r
0 引 言
成都某大型冰箱厂的冰箱外壳采用低温锌系磷 化涂装工艺 ,由磷酸锌和磷酸铁为主要成分的磷化 渣是金属磷化过程中的必然产物 ,不可避免 。磷化 渣对金属的涂装质量以及相关设备有着不可忽视的 负面影响 ,如降低漆膜与金属的结合效果 、造成磷化 设备如喷嘴 、管路 、阀门 、泵体 、热交换器内壁表面等 的堵塞[1 ,2] 、降低加热系统热传递效率等 。槽体也 附上一层磷化渣 ,不易清洗[3 ,4] 。常采用化学清洗 进行除渣 : ①酸洗 。用 2 %的盐酸清洗 5 h ,堵塞严 重的可加热到 40 ℃进行 。若设备是全部优质不锈 钢建成 ,也可用硝酸清洗 。但盐酸清洗对设备伤害 较大 ,残存的氯离子会引起不锈钢应力腐蚀和钝化 膜破坏 。 ②碱洗 。采用碱性清渣剂 ,加热循环 8h , 不伤设备 ,但成本高 。清洗不彻底时 ,残留碱液严重 影响磷化膜的质量 。
A2 :0. 2 B2 :0. 3 C2 :0. 15
通过 正 交 试 验 最 后 综 合 得 出 最 佳 配 方 为 A2B1C2 ,即 :0. 2 %乌洛托品 + 0. 2 %苯胺 + 0. 15 % NaSCN 。 2. 3 抑雾率的筛选
对几种表面活性剂的抑雾性能进行测试 ,结果 如表 3 所示 。
缓蚀率 % -
99. 98
可见加缓蚀剂后大大减小了硫酸和硝酸对碳钢 的腐蚀 。 2. 5 温度对缓蚀率 、抑雾率 、除渣时间的影响
试验结果如图 2 所示 。可见在 20～40 ℃之间 ,
吴菊珍 :磷化除渣剂的研究
缓蚀率η随温度升高而上升 ,但在 50～60 ℃,因温 度太高 ,缓蚀剂组分本身高温分解 ,或在硝酸氧化作 用下分解失效 ,使腐蚀更严重 ,酸雾更多 ,表现为缓 蚀率 、抑雾率随温度升高而下降 。除渣时选在 20～ 40 ℃之间进行 。
Rp ’、Rp ———分别为有、无缓蚀剂时的极化电阻 。 1. 3 抑雾率测量装置和方法
抑雾率测定采用大气采样吸收 ,中和滴定法测 量 。大气采样吸收装置如图 1 所示 。
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吴菊珍 :磷化除渣剂的研究
采样时间 :15 min 。采气量 :0. 5 L/ min 试验方法 :将试样浸入介质 ,预腐蚀 5 min ,然 后开启大气采样器采样一定时间 ,酸雾 (大气) 中的 酸 (CO2 ) 流经吸收瓶 ,被 0. 012 mol/ L NaO H 溶液 吸收 (10 ml) ,最后用 0. 01 mol/ L HCl 溶液滴定吸 收瓶 ,记录所耗酸量 ( ml) ,求出抑雾率 E :
2. 1 缓蚀剂的筛选 除渣剂采用 22 %硫酸 + 7 %硝酸的混酸溶液 ,
在溶液中加入单体品种缓蚀剂 ,试验其缓蚀效果 。 如加入 1 %硫脲 ,其缓蚀率 70. 0 % ,但 3h 后缓蚀率 降为 43 %。1 %乌洛托品 、0. 2 %硫氰化钠 、0. 2 %二 苯胺 等 单 体 的 缓 蚀 率 分 别 为 69. 0 %、24. 7 %、 471 8 %。可见单体品种无明显缓蚀作用 。
本次研制的酸性磷化除渣剂可喷淋或浸渍使 用 ,常温下除渣 ,成本低 。它采用硫酸与硝酸的混 酸 ,因单独用硫酸则渗氢严重 ,加入一定硝酸可减少 渗氢 。在除渣的同时 ,槽体也会被酸腐蚀 ,并且产生
收稿日期 :2006209219 ;修订日期 :2006211212
严重酸雾 ,污染环境 。为了降低上述影响 ,添加缓蚀 剂和抑雾剂是简单而行之有效的方法 。
01 4～0. 8 之间 ,缓蚀率 、抑雾率均随总量增加而增 大 ,在 0. 8 %左右达最大值 ,这与前面加入总量为 01 75 %为最佳值一致 。
表 5 缓蚀抑雾剂加入总量对缓蚀率和 抑雾率的影响
缓蚀抑雾剂总量 , %
0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 0. 9
抑雾率 E , %
1 实验部分
1. 1 试 样 将试验材料 ( A3 钢) 加工成 <10 mm ×20 mm
的圆柱体 (用于恒电流线性极化测量 ,并用美国材料 协会 (A S TM) 推荐的氟塑料夹具[5 ,6 ] 夹好待用) 和 50 mm ×25 mm ×2 mm 的长方体 (用于抑雾率以及 失重腐蚀测量) 两种试样待用 。 1. 2 线性极化测量装置及方法
设计复合缓蚀剂组 ,缓蚀性能测试结果见表 1 。
Baidu Nhomakorabea
表 1 复合缓蚀剂试验结果( 35 ±1 ℃)
序号
缓蚀剂组及 用量
极化电阻 Ω ·cm2
1
无缓蚀剂
1. 597
2 0. 2 %乌洛托品 + 0. 2 %碘化钾 + 0. 15 %苯胺 88. 0
3 0. 2 %乌洛托品 + 0. 2 %二苯胺 + 0. 2 % NaSCN 478. 3
表 3 抑雾剂的性能( 35 ±1 ℃)
序号
最佳缓蚀剂 + 抑雾剂
抑雾率 E , %
1
最佳缓蚀剂 + 0. 2 %OP 乳化剂
2
最佳缓蚀剂 + 0. 2 %J FC
3
最佳缓蚀剂 + 0. 2 %平平加
79. 67 78. 76 69. 57
4
最佳缓蚀剂 + 0. 2 %土温 80
5
最佳缓蚀剂 + 0. 2 %十二烷基磺酸钠
在 20～50 ℃之间 ,温度升高抑雾率增大 。因为 一般液体服从拉姆齐2希尔兹公式 ,即表面张力随温 度升高而降低 ,表面张力减小 ,液体表面活性越强 , 表面能降低越明显 ,抑雾剂更易浓集于表面层 ,从而 在气/ 液界面形成液膜 ,阻止酸雾逸出 。至于在 60 ℃抑雾率下降 ,这与缓蚀剂组分高温分解有关 。故 选择除渣温度在 20～40 ℃之间进行 ,时间 6～8 h 效果良好 。
8 0. 3 %乌洛托品 + 0. 2 %尿素 + 0. 1 % NaSCN 125. 7
9 0. 3 %乌洛托品 + 0. 4 %尿素 + 0. 2 %硫代硫酸钠 465. 86
缓蚀率 η, %
98. 18 99. 67 99. 76 99. 76 99. 68 99. 66 98. 73 99. 66
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2. 2 正交试验确定最佳配方 由表 1 第 4 、5 组知 ,表面活性剂十二烷基磺酸
钠对缓蚀效率几乎无影响 ,正交时暂不考虑此物质 。 选用 L8 (27) 正交表 ,因素水平表见表 2 。
表 2 因素水平表
因素
A B C
乌洛托品 苯胺 NaSCN
水平
A1 :0. 3 ; B1 :0. 2 ; C1 :0. 1 ;
4 0. 3 %乌洛托品 + 0. 2 %苯胺 + 0. 1 % NaSCN 664. 4
5
4 号组份 + 0. 2 %十二烷基磺酸钠
667. 5
6 0. 2 %乌洛托品 + 0. 2 %硫脲 + 0. 2 % NaSCN 498. 1
7 0. 2 %丙烯基硫脲 + 0. 2 % KI + 0. 2 %三聚氰胺 471. 5
(2) 该配方对磷化渣有较好的去除效果 ,后效 性长 ,可循环使用 ,成本低 。
(3) 该配方对设备的缓蚀率达 99 %以上 ,抑雾 率达 90 %以上 。
参考文献 :
[ 1 ] 于淑霞 ,陈慕祖 ,周 杰. 磷化渣的控制与清除 [J ] . 现 代涂料与涂装 ,2000 (6) :
[ 2 ] 刘夏林. 磷化除渣 装置 的 研 究 设 计 [ J ] . 表 面 技 术 , 2000 (3) :
A3 钢在 22 % H2 SO4 + 7 % HNO3 酸性除渣剂 + 最佳缓蚀抑雾剂中的失重腐蚀速度试验结果如表 4 所示 。
表 4 失重腐蚀速度结果( 35 ±1 ℃)
介质
空白 有缓蚀剂
失重腐蚀速度 g/ ( m2 ·h)
1365. 4 0. 3075
腐蚀深度 mm/ a 1533. 4 0. 3453
第 28 卷 第 7 期 2007 年 7 月
腐蚀与防护
CORROSION & PRO TEC TION
Vol. 28 No . 7 J uly 2007
磷化除渣剂的研究
吴菊珍
(成都电子机械高等专科学校机电工程系 ,成都 610031)
摘 要 : 研究了磷化除渣剂的配方 ,采用线性极化法及中和滴定法 ,对低碳钢在 22 %硫酸与 7 %硝酸的混酸除渣剂 溶液中添加的缓蚀抑雾剂进行筛选 ,对其性能进行了测试 。结果表明 ,实验配方对磷化渣有较好的去除效果 ,后效 性长 ,可循环使用 ,成本低 ,对设备的缓蚀率达 99 %以上 ,抑雾率达 90 %以上 。 关键词 : 除渣剂 ; 磷化渣 ; 线性极化 ; 缓蚀抑雾剂 ; 溶液 中图分类号 : T G174. 42 文献标识码 : A 文章编号 : 10052748X(2007) 0720373203
采用恒电流线性极化测量装置进行测量 。直流 稳压电源型号为 WYJ26B (0～30 V ,1 A) ,辅助电极用 铂电极 ,工作电极为试样 ,参比电极用同种试样材料 。
测量方法 :先进行阴极极化 ,然后阳极极化 ,测 出双方向线性极化电阻 Rp = (Δ E+ + │Δ E- │) / 2 i[6 ] ,其中 i = i + = │i - │, 则 缓 蚀 率 = ( 1 - Rp / Rp ’) ×100 %。
Abstract : Residue eliminato rs of p ho sp hating were st udied by means of met hods of linear polarizatio n and neut ralizatio n tit ratio n. An acidic residue eliminato rs containing co rro sio n2and2mist inhibit rors used fo r p ho spating of
R ESIDU E EL IM INA TO RS FO R P HOSP HA TIN G
WU Ju2zhen
( Elect romechanical Engineering Depart ment of Chengdu Elect romechanically College , Chengdu 610031 , China)
图 2 缓蚀率 、抑雾率 、除渣时间随温度变化曲线
2. 6 缓蚀抑雾剂后效性能测试 由图 3 知 ,缓蚀率 、抑雾率在测量时间内变化很
小 ,说明该缓蚀抑雾剂后效性能较好 ,即除渣剂溶液 可循环使用多次 ,经济效益好 。
图 3 缓蚀率 、抑雾率随时间变化曲线
2. 7 缓蚀抑雾剂加入总量对缓蚀效果的影响 试验结果见表 5 。可见当缓蚀抑雾剂总量在
6
最佳缓蚀剂 + 0. 2 %季胺盐
88. 84 91. 89 73. 63
由表 3 可知 ,十二烷基磺酸钠的抑雾性能最佳 , 且由表 1 第 4 、5 组中可知 , 其对缓蚀剂几乎无影 响[7 ,8] 。故确定缓蚀抑雾剂的主要成分为 : 乌洛托 品 0. 2 % + 苯胺 0. 2 % + NaSCN0. 15 % + 0. 2 %十 二烷基磺酸钠 ,加入总量为混酸重量的 0. 75 %。 2. 4 失重腐蚀速度
68. 7 76. 1 82. 5 88. 2 92. 6 88
缓蚀率η, %
99. 48 99. 55 99. 65 99. 72 99. 78 99. 67
3 结 论
(1) 磷化除渣剂的配方为 :22 %硫酸 + 7 %硝酸 + 0. 2 %乌洛托品 + 0. 2 %苯胺 + 0. 15 %NaSCN + 0. 2 %十二烷基磺酸钠 。
[ 3 ] 金朝阳. 磷化除渣 装置 综 述 [ J ] . 现 代涂 料 与 涂 装 , 2002 (2) :
E=
L pi Lb
-
Lp Lp
×100 %。
Lpi 、L P ———分别为有 、无缓蚀抑雾剂滴定吸收
液所耗盐酸量 ( ml) 。
L b ———吸收空气中 CO2 本底酸雾后被滴定消
耗盐酸量 ( ml)
1. 采气瓶 2. 吸收瓶 3. GS2 Ⅱ携带式大气采样器 图 1 大气采样的吸收装置
2 实验结果与分析讨论