【毕业论文】金属高效除锈剂的研究.doc

【标题】金属高效除锈剂的研究 【作者】汪玉娇 【关键词】高效除锈除锈剂 【指导老师】王祥洪 【专业】化学 【正文】1前言随着钢铁工业和钢铁制造业的发展，钢材的锈蚀问题日益突出，全世界每年由于腐蚀而报废的金属材料和设备的重量约为金属全年产量的20%-30%，高达千万吨以上，对金属制品采取各种防腐蚀措施前，除锈是必要的工艺步骤6。为了清除腐蚀产物，恢复起金属设备及元件功能，采用化学清洗技术是一种方便有效的方法1。目前使用最多的是采用酸洗办法3，即采用盐酸或硫酸与锈铁发生反应来达到除锈目的2.为了能有效地清除不同性质的锈，需在无机酸中加入缓蚀剂、络合剂、表面活性剂等除锈添加剂，在除锈过程中做到既能出去锈层又能保护金属设备，还经济适用13。缓蚀剂能吸附在钢铁制品的表面，使钢铁和介质隔离，从而阻止或降低了钢铁的腐蚀速度5，有效地抑制酸的强烈腐蚀作用，使金属受损减少，阻碍“氢脆”现象的发生，降低了酸的消耗量。加入一定量的络合剂,络合不断产生的二价铁离子和三价铁离子,使游离铁离子相应减少,使酸的浓度下降缓慢,保证铁的氧化物与酸快速进行反应,达到高效除锈的目的7。一般的络合剂为edta(乙二胺四乙酸)、三乙醇胺，只要有铁离子产生就能保证它生成稳定的络离子。其用量根据锈的多少和酸的浓度不同有所不同,一般控制在1% 4%8。表面活性剂的作用是降低钢铁在与清洗液界面的张力，产生的气泡更容易逸出，不易产生氢摧，再者在液面上形成一层泡沫，阻止酸雾的逸出，降低酸的消耗量，减少环境污染12。下表为除锈剂的组成及各组份适用量9（根据资料查得），重量百分比。表1除锈剂的组成及各组份适用量组成 除锈酸 缓蚀剂 络合剂 表面活性剂 水用量 20-40 0.2 1-4 0.1-0.5 剩余的水2实验部分1.1实验仪器与试剂试剂:盐酸（36%-38%）；浓硫酸；乌洛托品；苯甲酸钠；三乙醇胺；十二烷基硫酸钠；edta（乙二胺四乙酸二钠）；op乳化剂；油酸。仪器：250ml烧杯；100ml量筒；10ml量筒；玻璃棒；电炉；电子天平1.2试验方法实验采用重量法及观察法确定除锈添加剂的最佳组成及其最适用量。3实验结果与讨论2.1不同处理酸的除锈效果目前常用的用酸洗法有单一酸和混酸两种4，此特将盐酸与混酸的处理效果相比较，找到最佳的处理酸，如表2。表2室温下盐酸与混酸酸洗效果除锈酸 除锈前重量(g) 除锈后重量(g) 除锈(g)hcl(20ml) 22.1560 21.9795 0.1765hcl+h2so4(20ml) 20.6070 20.4601 0.1469硫酸对锈的溶解作用弱于盐酸，为了不降低除锈能力，必须加热使用（70-90）,但是能耗太大，为了节省能量，通常都选择常温酸洗，所以常温盐酸酸洗法较适用。2.2最佳盐酸浓度及最佳处理时间盐酸浓度过高，会造成金属表面的腐蚀，且酸雾现象严重，对工作环境和操作人员造成一定不利的影响11。经查阅资料及实验，盐酸的浓度在18%时最适宜，且最佳除锈时间为8分钟。如表3。表3最佳盐酸浓度及最佳处理时间18%hcl (处理时间) 除锈前质量(g) 除锈后重量(g) 除锈质量(g)18%hcl 2min 22.1560 21.9795 0.176518%hcl 4min 20.5306 20.3279 0.202718%hcl 6min 21.8106 21.5747 0.235918%hcl 8min 21.6396 21.3983 0.241318%hcl 10min 21.8166 21.6050 0.21162.3不同用量的盐酸的除锈效果（重量百分比）将不同量的盐酸分别同定量的0.2%乌洛托品、0.25%十二烷及硫酸钠、0.25%edta、适量油酸、剩余的水混合，将钢样除锈8min，测定除锈重量，确定最适盐酸用量，实验结果见表4。表4不同用量的盐酸的除锈效果18%hcl 20 25 30 35 40除锈前重量(g) 21.6876 21.7982 21.5980 21.4973 21.6297除锈后重量 21.5916 21.7107 21.4953 21.4069 21.6297除锈重量 0.0960 0.0875 0.1027 0.0904 0.0842综上，除锈效果随着盐酸的用量改变而改变，盐酸最佳用量为30%。2.4除锈添加剂的组成及用量2.4.1缓蚀剂的组成及最适用量缓蚀剂用量是保证缓蚀质量的关键，若缓蚀剂用量太少，起不到保护钢样防止腐蚀的作用，若用量太多，经济上不合理，所以，据资料查得，缓蚀剂的最佳用量为0.2%（重量百分比）10。在20ml的盐酸中分别加入0.2%等量的缓蚀剂乌洛托品和苯甲酸钠，将钢样浸泡在盐酸中1h，分别称其浸泡前后钢样的重量，测定其缓蚀率，比较两种缓蚀剂的缓试效果，实验结果见表5。表5缓蚀剂的组成及最适用量hcl+缓蚀剂 腐蚀前重量(g) 腐蚀后重量(g) 腐蚀重量(g)hcl+乌洛托品 25.1257 25.1253 0.0004hcl+苯甲酸钠 25.3126 25.3095 0.0031综上，乌洛托品缓蚀效果好，其最适用量为0.2%。2.4.2络合剂的组成及最适用量在盐酸与乌洛托品的基础上分别加入edta和三乙醇胺，除锈8min，测其除锈重量，确定效果好的络合剂及其最适用量。实验结果见表6。表6络合剂的组成及最适用量络合剂(用量) edta1% edta2% edta3% edta4% 三乙醇胺1% 三乙醇胺2% 三乙醇胺3% 三乙醇胺4%除锈前量(g) 21.4636 21.4387 21.8930 21.3726 21.3672 21.7901 21.5721 21.4875除锈后重量 21.2974 21.2470 21.6850 21.2212 21.2325 21.6319 21.3741 21.2996除锈重量 0.1662 0.1917 0.2080 0.1514 0.1347 0.1582 0.1980 0.1879综上，edta的络合效果最佳，其最适用量为3%。2.4.3表面活性剂组成及最适用量在盐酸与乌洛托品、edta的基础上分别加入表面活性剂。据实验观察，op乳化剂效果最次，十二烷及硫酸钠次之，油酸与十二烷及硫酸钠混合效果最好，只在加入酸后片刻有严重的酸雾现象，其后的实验过程几乎不产生酸雾现象。其用量见表7。表7表面活性剂组成及最适用量表面活性剂(用量)+适量油酸 十二烷基硫酸钠(0.1) 十二烷基硫酸钠(0.2) 十二烷基硫酸钠(0.3) 十二烷基硫酸钠(0.4) 十二烷基硫酸钠(0.5)除锈前重量(g) 21.3845 21.6069 21.1609 21.0908 21.0232 21.0908 21.0232除锈后重量 21.2571 21.2571 20.9646 20.9068 20.8786 20.9068 20.8786除锈重量 0.1274 0.1533 0.1963 0.1840 0.1446 0.1840 0.1446综上，十二烷基硫酸钠的最适用量为0.3%，油酸用量为刚好覆盖住液面为宜。3结论除锈剂配方的组成为无机酸、缓蚀剂、络合剂、表面活性剂等,最佳除锈酸为浓度18%的盐酸，其最适用量为30%（重量百分比），除锈添加剂及其最适用量分别为：乌洛托品0.2%；edta