一種自行車用普通碳素鋼表面處理液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自行車用普通碳素鋼表面處理液及其制備方法，屬于化學(xué)除垢【技術(shù)領(lǐng)域】。該處理液由檸檬酸、草酸、酒石酸、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、硫氰酸銨、2-硫醇基苯并噻唑、七水合硫酸鈷、鹽酸和去離子水組成，通過將各組分混合后攪拌均勻，即得產(chǎn)品。該處理液是一種除垢效果好、洗凈力強、使用便捷、對環(huán)境友好、生物降解率高和綠色環(huán)保的清洗劑，此外，該處理液對設(shè)備的腐蝕率極低。
【專利說明】一種自行車用普通碳素鋼表面處理液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)除垢【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種自行車用普通碳素鋼表面處理液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳素鋼按含碳量分為低碳鋼(含碳量0.10%~0.25%)、中碳鋼(含碳量0.25%~
0.60%)和工具鋼(含碳量0.60%~1070%)，按品質(zhì)可分為普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。含碳量在0.20%左右的普通碳素鋼是我國生產(chǎn)和使用最多的是普通碳素鋼，自行車行業(yè)使用最普遍的也就是這種碳素鋼，這種自行車用普通碳素鋼常被用來制作自行車的前叉、車架等零部件，這些加工成型的零部件在涂裝或電鍍后，組裝于自行車整車上。
[0003]自行車行業(yè)中，在對這些零部件作涂裝或電鍍加工前，需要對其進行除油、除銹、除垢等表面處理，以提高其防銹能力?，F(xiàn)階段，自行車行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)處理自行車用普通碳素鋼零部件通常采用“堿洗一酸洗”工藝，主要有堿洗脫脂、濃鹽酸洗、稀鹽酸洗、中和、磷化/鈍化等操作單元。這種工藝存在的主要不足是:
[0004]1、酸洗溶液需要經(jīng)常更換，酸洗廢棄物屬于危險化學(xué)品廢棄物，廢酸液/廢水處理成本高，存在環(huán)境污染影響的問題，不當(dāng)排放則會對環(huán)境造成不良影響。
[0005]2、工藝線路長、費工費時，工序質(zhì)量不易把控，工件易氫脆或過腐； [0006]3、強酸強堿使用過程形成酸霧，有強烈刺激性，工作環(huán)境惡劣；
[0007]4、強酸強堿大量使用，防護不當(dāng)易造成人身傷害事故，有安全隱患。
[0008]除酸洗工藝外，也有水溶性金屬清洗劑處理自行車用普通碳素鋼零部件。但現(xiàn)在市售水溶性金屬清洗劑存在清洗效率不高或含磷化合物等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)問題提供一種清洗效果好、生物降解性高、環(huán)境友好且操作便捷的自行車用普通碳素鋼表面處理液。
[0010]本發(fā)明還有一個目的是提供上述自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法。
[0011]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0012]一種自行車用普通碳素鋼表面處理液，所述的處理液由下列重量百分比的原料組
成:
[0013]檸檬酸1.0%~5.0%
草酸1.0%~5.0%
酒石酸1.0%~5.0%
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.0%~10.0%
烷基酚聚氧乙烯醚1.0%~8.0%
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉3.0%~10.0%
硫氰酸銨0.1%~2.0%
2-硫醇基苯并噻唑0.2%~2.0%
七水合硫酸鈷0.01%~0.1%
鹽酸2.0%~8.0%
去離子水70.0%~85.0%。
[0014]本發(fā)明所述自行車用普通碳素鋼表面處理液中各原料組分重量百分?jǐn)?shù)之和為 100% O
[0015]優(yōu)選所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:檸檬酸4.0~5.0%，草酸
2.0~3.0%，酒石酸1.5~3.0%，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.0~6.0%，烷基酚聚氧乙烯醚2.0~5.0%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4.0%，硫氰酸銨0.1~0.2%，2-硫醇基苯并噻唑
0.5~1%，七水合硫酸鈷0.01~0.02%,鹽酸4.0%，去離子水72.39~74.28%。本發(fā)明所述自行車用普通碳素鋼表面處理液中各原料組分重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。
[0016]進一步優(yōu)選所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:檸檬酸4.0%，草酸
2.0%，酒石酸3.0%，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6.0%，烷基酚聚氧乙烯醚2.0%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4.0%，硫氰酸銨0.2%，2-硫醇基苯并噻唑0.5%，七水合硫酸鈷0.02%,鹽酸
4.0%，去離子水74.28%ο
[0017]或進一步優(yōu)選所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:檸檬酸5.0%，草酸
3.0%，酒石酸1.5%，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.0%，烷基酚聚氧乙烯醚5.0%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4.0%，硫氰酸銨0.1%，2-硫醇基苯并噻唑1.0%，七水合硫酸鈷0.01%,鹽酸
4.0%，去離子水72.39%ο
[0018]所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法包括以下步驟:
[0019](I)、將一部分去離子水、檸檬酸、草酸和酒石酸加入反應(yīng)釜中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液a;
[0020](2)、取另一部分去離子水分別將椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和2-硫醇基苯并噻唑溶解，將溶解后的各組分與混合液a混合，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液b ;
[0021](3)、將硫氰酸銨加入混合液b中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液c ；
[0022](4)、將鹽酸加入混合液c中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液d ；
[0023](5)、將七水合硫酸鈷加入混合液d中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液e ；
[0024](6)、將余量去離子水全部加入混合液e中，攪拌至各組分混合均勻，攪拌后靜置30~60分鐘。
[0025]步驟(1)中攪拌的速度為60~80rpm，攪拌的時間為10~15min。
[0026]步驟(1)中一部分去尚子用量為去尚子水總用量的2/5。
[0027]步驟(2)中攪拌的速度為15~25rpm，攪拌的時間為30~40min。
[0028]步驟(2)中另一部分去尚子用量為去尚子水總用量的3/10。
[0029]步驟(3)中攪拌的速度為40~60rpm,攪拌的時間為5~IOmin。
[0030]步驟(4)中攪拌的速度為40~60rpm,攪拌的時間為5~IOmin。
[0031]步驟(5)中攪拌的速度為60~80rpm,攪拌的時間為10~20min。
[0032]步驟(6)中攪拌的速度為30~50rpm,攪拌的時間為30~40min。
[0033]本發(fā)明中所述的鈍化膜面密度是參照國標(biāo)GB/T12612《多功能鋼鐵金屬表面處理液通用技術(shù)條件》中磷化膜面密度定義，本發(fā)明技術(shù)方案中鈍化膜面密度是指單位面積鈍化膜重量，單位為g/m2。研究表明，鈍化膜面密度數(shù)值越大，單位面積上鈍化膜重量越大，鈍化膜致密性越高，對金屬基體所起到的緩蝕越好、防腐性也就越好。
[0034]本發(fā)明技術(shù)方案中椰子油酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉組成陰/非離子復(fù)配表面活性劑體系，起到滲透、乳化、去油去污的作用。
[0035]此外，本發(fā)明技術(shù)方案中采用硫氰酸銨和2-硫醇基苯并噻唑組成復(fù)合緩蝕劑，可使得基體被清洗后表面形成鈍化膜，阻止金屬被進一步氧化，起到鈍化防腐作用；此外，七水合硫酸鈷既可以促進有機酸和無機鹽酸對自行車用普通碳素鋼金屬表面鐵氧化物的溶解作用，又能對鈍化膜的形成起到加速并增強的作用。
[0036]陰/非離子復(fù)配表面活性劑體系和七水合硫酸鈷與本發(fā)明技術(shù)方案中檸檬酸、草酸、酒石酸、硫氰酸銨、2-硫醇基苯并噻唑、鹽酸和去離子水混合，制備得到的普通碳素鋼表面處理液具有較好的除垢和防腐作用。
[0037]本發(fā)明的有益效果
[0038]本發(fā)明技術(shù)方案的自行車用普通碳素鋼表面處理液洗凈力強、對自行車用普通碳素鋼腐蝕率極低，除垢效果好，可一次性完成除油、除垢、除銹和鈍化、緩蝕等表面處理。此外，該表面處理液性質(zhì)穩(wěn)定、油污不沉積，使用過程無毒、無惡臭、無刺激，高效、多功能等特點，適用于靜態(tài)浸泡、超聲波清洗等清洗形式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法流程圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此:
[0041]原料:檸檬酸(西隴化工股份有限公司、≤99.5%, AR)；
[0042]草酸:(南京化學(xué)試劑有限公司、≤98.0%、AR)；
[0043]酒石酸:(南京化學(xué)試劑有限公司、L(+)-酒石酸含量> 99.5%> AR)；
[0044]椰子油脂肪酸二乙醇酰胺:(常州培爾化工有限公司、1:1型85%、工業(yè)品級)；
[0045]烷基酚聚氧乙烯醚:(江蘇省海安石油化工廠、98%、工業(yè)品級)；
[0046]脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉:(沙索(中國)化學(xué)有限公司、70%、工業(yè)品級)；[0047]2-硫醇基苯并噻唑:(上海威方精細(xì)化工有限公司、99.0%、醫(yī)藥品級)；
[0048]硫氰酸銨:(南京化學(xué)試劑有限公司、≤98.5%、AR)；
[0049]七水合硫酸鈷:(國藥集團化學(xué)試劑有限公司、≤99.5%、AR)；
[0050]鹽酸:(南京化學(xué)試劑有限公司、36%~38%、AR)。
[0051]實施例1
[0052](I)、將去離子水297.12kg、40kg的檸檬酸、20kg的草酸和30kg酒石酸加入反應(yīng)釜中，以速度為60rpm的速度攪拌15min,得到混合液a ；
[0053](2)、以222.84kg去離子水，分別將60kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、20kg烷基酚聚氧乙烯醚、40kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和5kg2-硫醇基苯并噻唑溶解，將溶解后的各組分與混合液a混合，以速度為15rpm的速度攪拌40min,得到混合液b ；
[0054](3)、將2kg硫氰酸銨加入混合液b中，以速度為40rpm速度攪拌IOmin,得到混合液c ；
[0055](4)、將40kg鹽酸加入混合液c中，以速度為40rpm的速度攪拌IOmin,得到混合液d ；
[0056](5)、將0.2kg七水合硫酸鈷加入混合液d中，以速度為60rpm的速度攪拌20min,
得到混合液e ;
[0057](6)、將余量水全部加入混合液e中，以速度為30rpm的速度攪拌40min,攪拌后靜置30分鐘，出料即得液態(tài)成品。
[0058]依據(jù)JB/T4323.1《水基金屬凈洗劑》標(biāo)準(zhǔn)，參照GB/T12612《多功能鋼鐵金屬表面處理液通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，按照J(rèn)B/T4323.2《水基金屬凈洗劑試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對實施例I制備的普通碳素鋼表面處理液的清洗能力、腐蝕性能等技術(shù)指標(biāo)進行檢測，檢測結(jié)果表明本發(fā)明完全滿足JB/T4323.1和GB/T12612對以上技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定要求。
[0059]其中清洗能力——清洗率為98.7%，較現(xiàn)階段其它市售水基型金屬清洗劑的清洗率(一般為 85% ~90.0%)高 8.8% ~13.9% ；
[0060]腐蝕性一于(40°C ±2°C)/4h，試片表面無腐蝕點無明顯變色，符合外觀O級；質(zhì)量變化率Λ M0.0421mg,小于規(guī)定值2.0mg (高效型)；
[0061]鈍化膜面密度——4.03g/m2。
[0062]上述實施例中，缺少椰子油酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉組成陰/非離子復(fù)配表面活性劑體系中的任意一種，清洗能力都低于85%。
[0063]對比例I
[0064]采用與實施例1完全相同的條件，不加入0.2kg七水合硫酸鈷，制備得到自行車用普通碳素鋼表面處理液。
[0065]依據(jù)JB/T4323.1《水基金屬凈洗劑》標(biāo)準(zhǔn)，參照GB/T12612《多功能鋼鐵金屬表面處理液通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，按照J(rèn)B/T4323.2《水基金屬凈洗劑試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定對對比例I中的鋁殼處理劑的清洗能力和腐蝕性能進行檢測，結(jié)果如下:
[0066]清洗能力——實測洗油率97.1% ；
[0067]腐蝕性一于(40°C ±2°C)/4h，試片表面明顯變色、有可見腐蝕點，外觀2~3級；質(zhì)量變化率Λ Ml.897mg ；
[0068]鈍化膜面密度——1.22g/m2，鈍化膜面密度明顯降低，下降了 69.72%。[0069]實施例2
[0070](I)、將去離子水289.56kg、50kg的檸檬酸、30kg的草酸和15kg酒石酸加入帶有機械攪拌裝備的反應(yīng)爸中，以速度為80rpm的速度攪拌IOmin,得到混合液a ；
[0071](2)、取去離子217.17kg，分別將40kg椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、50kg烷基酚聚氧乙烯醚、40kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和10kg2-硫醇基苯并噻唑溶解，將溶解后的各組分與混合液a混合，以速度為25rpm的速度攪拌30min,得到混合液b ；
[0072](3)、將Ikg硫氰酸銨加入混合液b中，以速度為60rpm的速度攪拌5min,得到混合液c ；[0073](4)、將40kg鹽酸加入混合液c中，以速度為60rpm的速度攪拌5min,得到混合液d ；
[0074](5)、將0.1kg七水合硫酸鈷加入混合液d中，以速度為80rpm的速度攪拌IOmin,
得到混合液e ;
[0075](6)、將余量水全部加入混合液e中，以速度為50rpm的速度攪拌30min,攪拌后靜置60分鐘，出料即得液態(tài)成品。
[0076]性能檢測:采用實施例2制備得到的自行車用普通碳素鋼表面處理液進行如下測試。
[0077]生物降解率測試:采用工業(yè)循環(huán)水中化學(xué)需氧量COD方法測試實施例2制備的普通碳素鋼表面處理液生物降解率，第I天為73.1%、第7天為88.4%、第14天為93.1%、第28天為95.9%，第35天為98.3%，生物降解率逐天升高，第五周時已達到98.3%，實驗數(shù)據(jù)表明自行車用普通碳素鋼表面處理液生物降解度較高，而且自行車用普通碳素鋼表面處理液也不含鹵代烴和磷化合物，對環(huán)境友好。
[0078]對實施例2制備得到的自行車用普通碳素鋼表面處理液進行腐蝕速率測試和鹽霧試驗。
[0079]腐蝕速率測試:對實施例2制備的普通碳素鋼表面處理液采用靜態(tài)掛片失重法測試碳鋼腐蝕速率，測試結(jié)果表明該處理液對自行車用普通碳素鋼腐蝕速率為0.97g/(m2.h)，對自行車用普通碳素鋼間焊件腐蝕速率為0.91g/(m2.h)[取碳鋼P為7.87時，換算為金屬腐蝕的深度指標(biāo)分別為0.87mm/年、0.82mm/年]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T2387《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的碳鋼類設(shè)備腐蝕速度< 6g/(m2.h)的要求。
[0080]鹽霧試驗[(35±1) °C、沉降率2.0mL/(h.80cm2)]，實施例2制備的普通碳素鋼表面處理液保持不生銹的時間較其它市售水基型金屬清洗劑的時間高1.86倍，較傳統(tǒng)清洗工藝處理的時間高2.21倍。
[0081]本發(fā)明技術(shù)方案的自行車用普通碳素鋼表面處理液制備及使用過程中不需要加熱，可在常溫下使用，即使在冬季也只是僅需簡單解熱即可。自行車用普通碳素鋼表面處理液使用周期長、添加方便，可以多次重復(fù)使用，節(jié)約使用成本。
[0082]此外，本發(fā)明技術(shù)方案的自行車用普通碳素鋼表面處理液使用過程無酸霧排放，清洗工作環(huán)境大為改善，處理液排放物遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)清洗工藝。對于一天兩班制預(yù)處理工段而言，采用自行車用普通碳素鋼表面處理液清洗，固體廢棄物可以6個月處理一次；而現(xiàn)價段的“堿洗一酸洗”清洗工藝，基本上每間隔20~30天就需要處理清洗槽底部的固體廢棄物一次，還要同時對槽液作移槽處理，費工費時。所以本發(fā)明具有綠色環(huán)保、節(jié)能減排的優(yōu)勢，順應(yīng)了國家對金 屬清洗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢要求。
【權(quán)利要求】
1.一種自行車用普通碳素鋼表面處理液，其特征在于:所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:
檸檬酸1.0%~5.0%
草酸1.0%~5.0%
酒石酸1,0%~5.0% 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.0%~10,0%
烷基酚聚氧乙烯醚丨.0%~8.0% 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉3.0%~10.0%
硫氰酸銨0.1%~2.0%
2-硫醇基苯并噻唑0.2%~2.0%七水合硫酸鈷0.01%~0.1%
鹽酸2.0%~8.0%去離子水70.0%~85.0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液，其特征在于:所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:檸檬酸4.0~5.0%,草酸2.0~3.0%,酒石酸1.5~3.0%，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.0~6.0%，烷基酚聚氧乙烯醚2.0~5.0%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4.0%，硫氰酸銨0.1~`0.2%，2-硫醇基苯并噻唑0.5~1%，七水合硫酸鈷0.01 ~0.02%,鹽酸 4.0%,去離子水 72.39 ~74.28%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液，其特征在于:所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:檸檬酸4.0%，草酸2.0%，酒石酸3.0%，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺6.0%，烷基酚聚氧乙烯醚2.0%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4.0%，硫氰酸銨0.2%，2-硫醇基苯并噻唑0.5%，七水合硫酸鈷0.02%,鹽酸4.0%，去離子水74.28%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液，其特征在于:所述的處理液由下列重量百分比的原料組成:檸檬酸5.0%，草酸3.0%，酒石酸1.5%，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4.0%，烷基酚聚氧乙烯醚5.0%，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉4.0%，硫氰酸銨0.1%，2-硫醇基苯并噻唑1.0%，七水合硫酸鈷0.01%,鹽酸4.0%，去離子水72.39%。
5.一種權(quán)利要求1所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法，其特征在于:所述的制備方法包括以下步驟: (1)、將一部分去離子水、檸檬酸、草酸和酒石酸加入反應(yīng)釜中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液a; (2)、取另一部分去離子水分別將椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和2-硫醇基苯并噻唑溶解，將溶解后的各組分與混合液a混合，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液b ; (3)、將硫氰酸銨加入混合液b中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液c; (4)、將鹽酸加入混合液c中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液d； (5)、將七水合硫酸鈷加入混合液d中，攪拌至各組分混合均勻，得到混合液e；(6)、將余量去離子水全部加入混合液e中，攪拌至各組分混合均勻，攪拌后靜置30~60分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法，其特征在于:步驟(1)中攪拌的速度為60~80rpm,攪拌的時間為10~15min ;步驟(1)中一部分去離子用量為去尚子水總用量的2/5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法，其特征在于:步驟(2)中攪拌的速度為15~25rpm，攪拌的時間為30~40min ;步驟(2)中另一部分去尚子用量為去尚子水總用量的3/10。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法，其特征在于:步驟(3)中攪拌的速度為40~60rpm,攪拌的時間為5~IOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法，其特征在于:步驟(4)中攪拌的速度為40~60rpm,攪拌的時間為5~IOmin。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車用普通碳素鋼表面處理液的制備方法，其特征在于:步驟(5)中攪拌的速度為60~80rpm，攪拌的時間為10~20min ;步驟(6)中攪拌的速度為30~50rpm,攬拌的時間為30~40m`in。
【文檔編號】C23C22/46GK103849869SQ201410090104
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】鄭超 申請人:江蘇省輕工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計院有限公司