[发明专利]一种铁锈转化剂

说明书

本发明属于金属化学中防锈保护领域。更适用于各种碳钢、低合金钢制品中的轮船、贮罐、铁塔、桥梁等建筑用金属构件。

目前，国内外已开发研制出多种类型的“带锈涂料”，这类涂料可以直接涂覆在生锈的钢铁表面，通过对锈层的渗透、转化或稳定，起到保护作用，从而省去除锈工作，实现了除锈与涂漆的统一。但是这类产品有许多不足如：(1)这类涂料对实际应用条件要求苛刻，如锈层厚度、均匀性等对其性能影响极大；(2)这类涂料中树脂成膜物及有机溶剂的存在，影响了涂料中对锈产生作用物质的功能发挥，对锈的作用不完全彻底，因而达不到预期的效果。在现有技术中，有采用水制处理液进行防锈处理。这类处理液目前基本上有两种类型，即丹宁酸型(如澳大利亚的EXIT RUST)和磷酸型(如美国的KO-99)，前者只能用在锈层十分均匀的理想条件下，后者则容易出现泛白、粉化等现象。澳大利亚的克莱斯默公司提供了一种铁锈转化剂(磷酸型)(中国专利：公开号CN1049871A)，它由两相组成，使用不方便，且用去离子水配制，成本高。

本发明的目的是提出一种成份设计合理，适用范围宽，综合性能好，经济的铁锈转化剂。

通过对钢材表面的带锈处理结果发现带锈涂料中有机溶剂(稀释剂)和树脂类成膜物的存在，对涂料中与锈作用的物质正常功能发挥有很大的影响，对锈的作用往往只局限在表层渗透性能较差，不能完全、彻底地使锈层得到处理，因而也就达不到预期的效果，这是目前市场上带锈涂料普遍存在的一个问题。从对锈的作用来看，带锈涂料有渗透型、转化型、稳定型，这类涂料所用转化剂主要有两种，即丹宁酸和磷酸。通过试验，我们发现丹宁酸确实可与铁锈作用，生成黑色产物，但是存在如下问题：

(1)该产物有一部分是水溶性的，所以一但表面有水份存在，必然降低表面电解液的电阻，这对钢铁的防腐蚀是不利的。

(2)黑色转化层的性质与使用丹宁酸的批号有关，可能虽然不同批的产品，结构有所差异所致。这也给试验工作和产品质量的稳定带来困难。

(3)丹宁酸只能与铁锈发生反应，对金属铁本身不产生作用。

由于上述原因，本发明铁锈转化剂则是以磷酸为主的处理液，根据本发明目的所提出的铁锈转化剂，其特征在于该转化剂是一种以磷酸为主，以水为溶剂，并含有有机酸、催化剂、防锈剂、缓蚀剂、活性剂、渗透剂和合金粉所组成的处理液，其具体化学成份为(重量％)：磷酸(H₃PO₄,85％)为35-50％，有机酸为8-10％，自来水为35-45％，催化剂为1.0-2.0％，防锈剂为0.2-0.8％，缓蚀剂为0.05-0.5％，活性剂为0.01-1.0％，渗透剂为0.05-2.0％，合金粉为4-9％。本发明铁锈转化剂的其他特征还有在成份中，催化剂应该是MnCO₃、ZnCO₃、ZnO中的任意一种或两种和两种以上之和所组成。缓蚀剂应该是苯甲酸钠、酒石酸和柠檬酸中的任意一种或两种和两种以上之和所组成。防锈剂应该是MoO₃和KNO₂中的任意一种。渗透剂应该是丙三醇、山梨糖醇和聚乙二醇中的任意一种或两种和两种以上之和所组成。活性剂应该是十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、十二烷醇硫酸钠、十二烷基醇磷酸酯和烷基聚氧乙烯磷酸脂中的任意一种或两种和两种以上之和所组成。有机酸应该是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中的任意一种酸。但尤其以乙酸为最好。下面对本发明铁锈转化剂成份中各化学组份的作用详细叙述。

在本发明中，磷酸不仅可与钢材表面锈层发生反应，使其转化成稳定的保护膜层，而且可对未生锈部分产生磷化作用，同样生成保护膜层，从而保证了保护膜层的连续性和整体性。

在本发明中，催化剂主要是MnCO₃、ZnCO₃、ZnO中的任一种或两种以上之和。催化剂的存在可以与铁锈中的硫酸盐反应，有利于生成一种磷酸盐固定下来。

在本发明中，合金粉是铁粉或机加工中的铁屑，合金粉可以协助将铁锈转化成磁铁矿。X-射线衍射试验也表明，转化后的膜层中含多种晶形的铁、锰、锌等的磷酸盐。

在本发明中，有机酸可以是甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸有机酸中的任意一种，但尤以乙酸最好。