一种不锈钢电解钝化剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及不锈钢表面处理技术领域，具体涉及一种不锈钢电解钝化剂、其制备方法及应用。该不锈钢电解钝化剂包括如下原料：硫酸、硫酸锰、缓蚀剂、润湿剂和水。与现有的钝化剂相比，本发明专利技术不锈钢电解钝化剂成分更环保、在特定的电流作用下电解钝化的效率更快、钝化后在不锈钢表面的钝化膜更厚实，满足更高的耐蚀性要求，提高不锈钢制品的使用寿命。

A stainless steel electrolytic passivator, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢电解钝化剂、其制备方法及应用
本专利技术涉及不锈钢表面处理
，具体涉及一种不锈钢电解钝化剂、其制备方法及应用。
技术介绍
不锈钢材料由于具有较强的耐蚀性和装饰性的特点。近年来越来越受到广大消费者的喜受，尤其是在一些食品器具、与食物直接接触的生活小电器中有广泛的应用。然而不锈钢的不锈是相对的，在卤素离子如(氯、氟等)存在的环境下极易发生锈蚀，如烧水的不锈钢水壶，在使用过程中受水质钙、镁离子及其它固体微小颗粒物的影响，极易在壶底产生点蚀；其次烹饪用的电压力锅内胆或锅盖，也会因为使用过程中接触到的食盐及高温导致零件表面产生锈蚀，如果这些情况不采取合适的方法进行防锈处理，将会严重降低不锈钢制品的使用寿命。目前针对这种情况通常采用的是化学钝化法，利用钝化剂中强氧化剂的作用，在金属表面发生微观的化学反应生成一层致密有钝化膜、达到防锈作用，但这种工艺也存在一定的局限性如：1、由于属于化学微观反应，处理时间通常大于30min，钝化效率低；2、尽管化学钝化能在材料表面形成致密有钝化膜，但钝化膜层薄，难以满足更高的防锈要求，不锈钢制品的使用寿命仍得不到太大的提升；3、现有的不锈钢钝化仍采用磷酸、硝酸或铬酸处理，不符合当今的环保要求。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的之一在于提供一种不锈钢电解钝化剂，与现有的钝化剂相比，其成分更环保、在特定的电流作用下电解钝化的效率更快、钝化后在不锈钢表面的钝化膜更厚实，满足更高的耐蚀性要求，提高不锈钢制品的使用寿命。本专利技术的目的之二在于提供一种不锈钢电解钝化剂的制备方法，该制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。本专利技术的目的之三在于提供一种不锈钢电解钝化剂的应用，应用不锈钢电解钝化剂对不锈钢制品进行电解钝化处理，采用电能替代传统的氧化能，使不锈钢制品在过电位区进行自钝化，并在硫酸-硫酸锰-缓蚀剂的协同作用下，在表面可以重组形成致密的氧化膜，达到提高耐蚀性的作用，钝化时间更短，提高了钝化效率，应用不锈钢电解钝化剂处理后产生的废水处理简单，采用中和反应和化学沉淀即可使电解钝化废水达到DB44/1597-2015的排放标准。本专利技术的目的之一通过下述技术方案实现：一种不锈钢电解钝化剂，包括如下重量份的原料：本专利技术的不锈钢电解钝化剂，与现有的钝化剂相比，其成分更环保、有机酸的消耗量少、溶液性能更加稳定，采用硫酸替代传统的硝酸和铬酸，避免了硝酸引起的氮化物污染以及硝酸极为苛刻的操作条件(需要在三电极体系里经过长时间处理，设备投资大、收益低)，又避免了铬酸引起重金属污染，采用的硫酸在水稀释下与硫酸锰共存，避免了硫酸与硫酸锰提前钝化，而在特定电流的作用下，稀释后的硫酸与硫酸锰在过电位区协同作用接触不锈钢制品使得不锈钢制品表面形成氧化膜，提高不锈钢制品的耐蚀性；在电化学的作用下，硫酸锰与缓蚀剂的共同作用，在不锈钢制品的表面形成双层氧化膜结构，进一步提高不锈钢制品的耐蚀性；采用的添加量过大会延长钝化时间、降低电解钝化效率，而本专利技术润湿剂的重量份控制在0-0.5份，即能够避免延长钝化时间，又能够起润湿作用，使硫酸、硫酸锰和缓蚀剂更均匀、快捷地协同作用于不锈钢制品的表面，更细化钝化膜表面晶格，提高钝化膜的致密度，从而提高不锈钢制品的耐蚀性，在特定的电流作用下电解钝化的效率更快，钝化后在不锈钢表面的钝化膜更厚实，满足更高的耐蚀性要求，提高不锈钢制品的使用寿命。所述硫酸是质量分数为93％-98％的浓硫酸。优选的，所述缓蚀剂为硫脲衍生物、聚天冬氨酸、钼酸盐按重量比0.1-0.4：0.5-1.5：0.5-3混合而成。硫脲衍生物、聚天冬氨酸和钼酸盐以特定比例混合，三者之间协同作用，提高缓蚀效果。采用的硫脲衍生物在三者之间的用量最少，在不锈钢电解钝化剂中的浓度低，避免了硫脲衍生物与不锈钢制品反应而导致氢脆，与硫醇相比，本专利技术采用硫脲衍生物避免了因不锈钢制品表面的平整度差导致分子倒塌降低钝化膜的耐蚀性；在电流作用下，钼酸盐与硫酸锰协同作用在不锈钢表面快速的形成双层结构的氧化膜；在钝化过程中，钼酸盐又与聚天冬氨酸协同作用对不锈钢产生缓蚀效果，促进材料极化的反应，降低了腐蚀电流和腐蚀速率，并且聚天冬氨酸对铜、铁、钙离子有较好的络合作用，大大延长电解钝化剂的使用寿命。优选的，所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵和钼酸钾中的至少一种。采用上述钼酸盐更易溶解于水中，提高不锈钢电解钝化剂的稳定性。更优选的，所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵和钼酸钾以重量比1-3：0.5-1：0.5-1混合而成，采用上述三种钼酸盐复配，其耐蚀性比铬酸盐钝化的耐蚀性更好，且污染更低；结合硫脲衍生物、聚天冬氨酸的复配，可达到本专利技术电解钝化剂于不锈钢表面形成的钝化膜的自修复性大大提高。优选的，所述硫脲衍生物为甲基硫脲、乙基硫脲、烯丙基硫脲和月桂酰基硫脲中的至少一种。采用上述硫脲衍生物，可减轻与不锈钢反应导致氢脆的弊端，又可提高缓蚀效果。进一步的，所述硫脲衍生物为甲基硫脲和月桂酰基硫脲以重量比1-2：2-3混合而成，由甲基硫脲和月桂酰基硫脲复配，降低了单种硫脲衍生物的浓度，更能减少不锈钢氢脆，另外，甲基硫脲和月桂酰基硫脲共同作用于不锈钢的表面，在甲基硫脲和月桂酰基硫脲的极性基团中，N、S原子上的孤对电子与Fe原子上的空d轨道形成配位键，发生化学吸附，从而起到缓蚀效果。优选的，所述润湿剂为聚乙二醇、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。采用上述润湿剂，即降低了电解钝化剂的表面张力，又减少或消除了不锈钢表面的气体针孔、麻点，缩短电解钝化剂与不锈钢制品的接触时间，从而缩短钝化时间，又能使硫酸、硫酸锰和缓蚀剂更均匀、快捷地协同作用于不锈钢制品的表面，更细化钝化膜表面晶格，提高钝化膜的致密度，从而提高不锈钢制品的耐蚀性。优选的，所述润湿剂为聚乙二醇，更优选的，所述聚乙二醇为PEG-600和PEG-400以重量比2：3-5组成，更能细化表面晶格，提高不锈钢制品的表面光亮性。优选的，所述不锈钢电解钝化剂还包括1-3重量份的氨基磺酸以及0-0.6重量份的丙二醇。采用氨基磺酸与硫酸协同作用清洗不锈钢制品的表面以提高表面平整度，进而提高钝化膜的致密度，氨基磺酸还起到缓冲作用，稳定电解钝化剂的pH值，提高电解钝化剂的稳定性。采用的丙二醇防止不锈钢制品与电解钝化剂在未通电状况下发生化学腐蚀，提高体系稳定性，避免硫酸和氨基磺酸快速腐蚀不锈钢制品。本专利技术的目的之二通过下述技术方案实现：上述的不锈钢电解钝化剂的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取各原料；在持续搅拌条件下，向水中加入硫酸，控制温度在20-30℃，然后加入其它原料，继续搅拌1-5min，即得不锈钢电解钝化剂。本专利技术的不锈钢电解钝化剂的制备方法操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产，向水中加入硫酸，以稀释硫酸，防止硫酸的浓度过高，与硫酸锰在制备过程发生钝化反应而报废，提高了不锈钢电解钝化剂的稳定性；控制温度在20-30℃，避免稀释硫酸的温度过高飞溅而造成安全事故或损坏设备，加入其它原料后继续搅拌，以使原料分散均匀。进一步的，制备过程中，搅拌的转速为50-60rpm，既能分散原料促进原料溶解，又能避免转速过高导致飞溅而造成浪费还影响钝化效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：包括如下重量份的原料：

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：包括如下重量份的原料：2.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：所述缓蚀剂为硫脲衍生物、聚天冬氨酸、钼酸盐按重量比0.1-0.4：0.5-1.5：0.5-3混合而成。3.根据权利要求2所述的一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸铵和钼酸钾中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：所述硫脲衍生物为甲基硫脲、乙基硫脲、烯丙基硫脲和月桂酰基硫脲中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：所述润湿剂为聚乙二醇、壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种不锈钢电解钝化剂，其特征在于：所述不锈钢电解钝化剂还包括1-3重量份的氨基磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子林，刘子灿，
申请(专利权)人：东莞市凯盟表面处理技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44