用于钢铁件的高效水基金属电化学除油液的研制

发布时间：2020-07-05 07:36

【摘要】：为了防止钢铁件发生腐蚀、生锈等,通常会在钢铁件表面涂上一层油膜。油膜会降低钢铁件的使用效率,因此在使用时需将油膜去除。基于油膜的属性和钢铁件的化学和电化学性能以及工业的高速生产需求,本文选用碱性体系的电化学除油方式进行除油。油膜的主要成分包括矿物油、动植物油,动植物油可以与碱性物质发生皂化反应将其去除,矿物油性质稳定通常不与碱性物质发生反应,可以与表面活性剂发生乳化反应从而将其去除。电化学除油液通常包括强碱性物质、络合剂、渗透剂、乳化剂等。在工业生产中,为了降低生产成本、提高生产安全性,通常需要严格控制生产工艺条件。本论文选用了二十余种表面活性剂并对其进行理化性能的测定,筛选出脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠(FMES)、葡萄烷基糖苷(APG1214)和脂肪醇聚氧乙烯醚9(AEO-9),通过乳化能力和使用寿命、响应能力的测定可知三种表面活性剂具有乳化能力好、使用寿命长、响应时间短的特点,符合工业化快速生产的要求。通过单因素和正交试验测定单一表面活性剂及混合表面活性剂的表面张力和除油率,确定三种表面活性剂的最佳使用浓度。参照JB/T4323.2-1999《高效水基金属清洗剂试验方法》,碱性物质包括无水碳酸钠、多聚磷酸钠、五水偏硅酸钠。为了降低水体污染和清洗难度,采用苯甲酸铵代替多聚磷酸钠,柠檬酸钠代替五水偏硅酸钠进行除油,对无水碳酸钠、苯甲酸铵、柠檬酸钠作单因素和正交试验,测定他们的除油率和p H值,确定其无水碳酸钾、柠檬酸钠和苯甲酸铵的最佳使用浓度。由于电化学除油需要在强碱性条件下进行,采用在碱性除油液中加入Na OH,测定不同浓度下的除油率及p H值,确定Na OH的最佳使用浓度。由于除油液发生作用时会产生大量的泡沫,通常需要在除油液中加入一定量的消泡剂。通过对目前工业上常用消泡剂的分析,选择出适宜的消泡剂,测定其在不同时间及不同浓度下的消泡能力确定最佳使用浓度。除油液的应用中要严格控制工艺条件包括除油时间、除油温度、电流密度,对工艺条件做单因素试验,测定每个工艺条件的除油率得到最佳的使用范围。将此除油液对钢铁件进行电化学除油,并进行SEM、耐蚀性和水接触角分析及综合性能的测定,可知此除油液具有很好的除油效果。结果表明,研制的高效水基电化学除油液除油性能好、泡沫性能明显改善、污染小,得到的镀锌钢片具有耐蚀性好、表面均匀、漏镀现象少等特点。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4
【图文】：

消费情况,表面活性剂,全球,除油液

袁洪秋研究了一种金属表面除油液[22]，其配方为：氢氧化钠 100-125 g/酸钠100-125 g/L，三聚磷酸钠15-30 g/L，CMC 5-20 g/L，十二烷基苯磺酸钠3-EDTA 3-6 g/L，助溶剂 3-6 g/L。该除油液具有对环境影响小，适用于工业化除油性能好，不腐蚀金属基体，能够使金属达到电镀或涂装之前的底部标准大幅度地提升金属的电镀和涂装质量，适宜工业应用化推广。随着表面活性剂的不断发展，除油液得到了迅速的发展，从早期的有机属除油液到混合型金属除油液再到水基型金属除油液，目前国外为了减少环染，降低生产成本，提高生产效率长采用水基型金属除油液作为常用的除油并致力于研究出更多高效环保的除油液，国际上常用的金属除油液生产厂家德国的汉高、美国的安美特、日本的帕卡赖精等。表面活性剂作为水基型金油液的主要活性物质，在各国的进出口额和生产额中具有极其重要的作用，表面活性剂的进出口预计于 2019 年表面活性剂在全球将达到 2280.2 万吨，402.86 亿美元。据统计，2012 年全球 SAA 需求量为 1130 万吨，其中北美占 2中国占 13.7%，西欧占 19.8%，日本占 6.4%，中东欧占 9.6%，除中国和日本的其他亚洲地区占 16.8%。图 1-1 是全球各地区的表面活性剂消费情况。

矿物油,表面活性剂,除油液,乳滴

图 1-2 表面活性剂与矿物油的作用机理(a) 表面活性剂未与矿物油接触；(b、c、d、e)表面活性剂与矿物油接触，形成凸起的程；(f、g)表面活性剂与矿物油形成乳滴分散在除油液中图 1-3 润湿现象的几种情况(a)液体完全润湿固体表面；(b)液体部分润湿固体表面；(c、d)液体不能润湿固体表

【参考文献】