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磷化除渣剂的研究

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:1005-748X(2007)07-0373-03

RESIDU E ELIM IN AT ORS FOR PHOSPHAT ING

W U Ju-zhen

(Electro mechanical Engineer ing Department of Cheng du Electr omechanically College,Chengdu610031,China)

Abstract:Residue eliminato rs of pho sphating wer e studied by means o f methods of linear po lar izat ion and neutralizatio n titr atio n.A n acidic residue eliminato rs co nta ining co rr osio n-and-mist inhibitr or s used fo r phospating of car bo n steel was dev elo ped.

Key words:Residue eliminato r;P hosphating;linear polarizatio n;Cor rosion-and-mist 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5h,堵塞严重的可加热到40e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。

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:2006-09-19;修订日期:2006-11-12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。

1实验部分

1.1试样

将试验材料(A3钢)加工成<10mm@20mm 的圆柱体(用于恒电流线性极化测量,并用美国材料协会(AST M)推荐的氟塑料夹具[5,6]夹好待用)和50mm@25mm@2mm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

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WYJ-6B(0~30V,1A),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R p=($E++&$E-&)/ 2i[6],其中i=i+=&i-&,则缓蚀率=(1-R p/ R p.)@100%。

R p.、R p)))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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第28卷第7期2007年7月

腐蚀与防护

CO RRO SION&PRO T ECT IO N

V ol.28N o.7

July2007

采样时间:15min。采气量:0.5L/min

试验方法:将试样浸入介质,预腐蚀5min,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0.012m ol/L NaOH溶液吸收(10ml),最后用0.01mol/L H Cl溶液滴定吸收瓶,记录所耗酸量(ml),求出抑雾率E:

E=L pi-L p

L b-L p

@100%。

L pi、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.G S-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

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%、4718%。可见单体品种无明显缓蚀作用。

设计复合缓蚀剂组,缓蚀性能测试结果见表1。

表1复合缓蚀剂试验结果(35?1e)

序号缓蚀剂组及

用量

极化电阻

8#cm2

缓蚀率

G,%

1无缓蚀剂 1.597-20.2%乌洛托品+0.2%碘化钾+0.15%苯胺88.098.18 30.2%乌洛托品+0.2%二苯胺+0.2%Na SCN478.399.67 40.3%乌洛托品+0.2%苯胺+0.1%NaSCN664.499.76 54号组份+0.2%十二烷基磺酸钠667.599.76 60.2%乌洛托品+0.2%硫脲+0.2%NaSCN498.199.68 70.2%丙烯基硫脲+0.2%KI+0.2%三聚氰胺471.599.66 80.3%乌洛托品+0.2%尿素+0.1%NaSCN125.798.73 90.3%乌洛托品+0.4%尿素+0.2%硫代硫酸钠465.8699.662.2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

因素水平

A乌洛托品A1:0.3;A2:0.2

B苯胺B1:0.2;B2:0.3

C NaS CN C1:0.1;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。

表3抑雾剂的性能(35?1e)

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79.67

2最佳缓蚀剂+0.2%J FC78.76

3最佳缓蚀剂+0.2%平平加69.57

4最佳缓蚀剂+0.2%土温8088.84

5最佳缓蚀剂+0.2%十二烷基磺酸钠91.89

6最佳缓蚀剂+0.2%季胺盐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

A3钢在22%H2SO4+7%H N O3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?1e)介质

失重腐蚀速度

g/(m2#h)

腐蚀深度

mm/a

缓蚀率

%空白1365.41533.4-有缓蚀剂0.30750.345399.98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20~40e之间,

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缓蚀率G随温度升高而上升,但在50~60e,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~ 40e之间进行。

在20~50e之间,温度升高抑雾率增大。因为一般液体服从拉姆齐-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 e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20~40e之间进行,时间6~8h 效果良好。

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014~0.8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0175%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,%抑雾率E,%缓蚀率G,%

0.468.799.48

0.576.199.55

0.682.599.65

0.788.299.72

0.892.699.78

0.98899.67

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。

(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:

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