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钢铁除锈钝化新工艺及其在包装行业应用的前景

文/杨全太

一、概述

钢铁(包装设备、包装机械、金属包装制品无一不是用钢铁加工而成)腐蚀是一个严重的问题, 它涉及国民经济建设和日常生活的各个领域, 造成的损失和危害是巨大的。据有关资料:由于腐蚀造成的设备维修、更新以及工厂停产等经济损失, 占国民经济总产值的3~4%左右。据1999年《中国包装年鉴》登载, 1997年全国包装工业总产值1614.5亿元。按此计算, 我国包装行业每年因设备腐蚀造成的设备维修、更新以及工厂停产等经济损失高达48亿元左右, 因而钢铁腐蚀问题引起了人们的高度重视。

为了提高包装设备、包装机械、金属包装制品的使用寿命, 减少钢铁腐蚀造成的损失和危害, 人们对钢铁的防腐工作进行了大量的试验研究, 研制了多种防腐工艺, 然而效果均不够理想。其主要原因是涂装前表面预处理没有得到很好的解决。金属制件表面涂装的质量与其表面预处理工艺有直接关系, 常规的金属表面预处理工艺主要工序包括:除油、除锈、钝化。在工序之间还需有中和、水洗、烘干等辅助工序。

目前, 钢铁涂装前表面除锈的方法主要有手工除锈、酸洗除锈和喷砂喷丸除锈。手工除锈劳动强度大、效率低、质量差;酸洗除锈溶液需要加温, 要消耗能源, 同时产生氢脆、过蚀, 质量难以保证, 酸液还会污染环境;喷砂、喷丸除锈噪声大、粉尘污染严重、设备复杂、能量消耗大, 对薄钢板、小零件和异形工件难以处理, 在应用上受到限制。

由上可知, 传统的预处理操作过程繁琐、劳动强度大、能耗高、工作条件差, 而且一些金属制件表面涂饰膜经常出现漆膜不匀、耐冲击性能欠佳等弊病。

针对上述问题, 出现了一种采用新型除锈液的钢铁除锈钝化新工艺, 据对6 个应用钢铁除锈钝化新工艺企业的统计, 年处理钢材2.5万吨, 获经济效益100万元, 其中节约材料费22万元。

 

二、新型除锈液

新型除锈液即E型常温除锈液是以盐酸为基本加入化学添加剂的复合物, 适用于对碳钢材料或钢铁制品进行表面除锈。

(一) 处理形态

E型常温除锈液为淡黄色透明液体, 呈酸性,比重1.08~1.09左右(20 ℃)、无刺激性气味、无空气污染, 在-12℃~40℃气候环境下除锈性能不变。

(二) 除锈特性

1. 除锈速度快

钢材或钢件表面锈蚀程度

除锈时间

表面锈蚀

3~5分钟

中等锈蚀

15分钟左右

严重锈蚀

1小时左右

2. 无过蚀现象, 除锈时材料基体损失小

除锈剂

钢铁损失量

除锈后表面

E型

3.8g/?h

银白色

硫酸

23.3g/?h

灰黑色

注:g/?h为每小时每平方米面积的钢铁损失量

3. 减少酸洗除锈氢脆现象

用E型除锈液除锈时氢气产生量很少, 对材料的机械性能无影响, 除锈后的材料无氢脆现象产生。

(三) 工艺规程

在包装机械、金属包装制品, 如金属罐、金属桶生产过程中, 第一道工序就是钢材除锈。工艺流程是备料—除锈—水冲洗—中和排灰—转序。具体工艺规程如下所述:

1. 备料

(1) E型常温除锈液的配制

A. 根据配比要求, 将称量好的乳化剂放入容器, 然后往容器内加入五至六倍重量的60℃热水进行稀释, 搅拌均匀。

B. 计算除锈槽的容积, 除锈液配量的体积不能超过除锈槽容积的5/6, 以防液面升高溢出。

C. 按配比将称量好的固体药粉投入槽内, 然后向槽内加水, 使固体药粉溶解, 水加至配量的一半即可。

D. 继续加药, 按配比将液体药品及稀释好的乳化液加入, 搅拌使其均匀混合, 此时除锈液液面出现一层泡沫, 这是正常现象。

E. 根据配比量加入盐酸, 加盐酸的胶管应插入水中, 以免酸雾产生, 加至预先计算量为止。

F. 用木棒充分搅拌均匀, 此时除锈液比重在1.08~1.09, 盐酸含量在16~18%之间为正常。如高于18%可加点水, 若低于16%则加点盐酸, 配比完成就可使用。

(2) 除锈液使用过程中的调整

除锈液在不断地使用过程中, 盐酸浓度逐渐降低, 氯化亚铁逐渐增多, 当盐酸含量低于10%, 氯化亚铁含量达到18%时, 其除锈速度明显下降, 可按配方添加新酸, 使盐酸含量提高到18%, 恢复除锈能力。当调整3~4次后, 再调整时, 按加入新酸的比例加添加剂。当溶液中盐酸含量低于3%, 氯化亚铁含量高于24%时, 药液呈深绿色, 比重达1.25左右, 表明药液已老化。这时加入预先配制好的石灰水进行中和后, PH值达到5~6后排放。

(3) 备好待除锈的钢材或待除锈的金属制品

2. 除锈

(1) 根据槽体容积, 将钢材或金属制品投入除锈液中, 不得露出液面。

(2) 技术要求:钢材或金属制品除锈后, 表面呈银白色, 不得有锈迹和斑点。

3. 水冲洗

将除锈完毕的钢材、金属制品立即用高压水冲洗, 把其表面的除锈液、污物冲洗干净。

4. 中和挂灰

将冲洗干净的钢材、金属制品放入中和液中,材料不许露出中和液面, 摆动数次, 3分钟后提出。

注:中和液配比:每吨中和液石灰100kg、石腊5kg、肥皂30条, 其余为水。使用温度80℃以上。

 

三、钢铁除锈钝化新工艺在包装行业推广应用的前景

由1999年《中国包装年鉴》知:1997年全国金属包装制品生产企业1012个, 年完成产量157.70万吨, 其中金属罐、盒47.52万吨, 金属桶84.09万吨, 金属捆扎带2.23万吨, 金属瓶盖15.50万吨;1997年全国包装机械生产企业604个, 生产包装机械36.14万台。众所周知, 生产金属包装制品和包装机械要消耗大量钢材, 以1997年年产金属包装制品157.70万吨为例, 所用钢材157.70万吨以上。

由前所述得知, 新工艺处理一吨钢材平均获经济效益40元, 若有一半钢材采用新工艺除锈, 即可获经济效益3150万元, 因而在金属包装制品和包装机械生产中推广应用钢铁除锈钝化新工艺效益显著, 前景可观。

 

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