Моющий раствор для очистки и обезжиривания металлической поверхности

Использование: для промышленной очистки металлических поверхностей от загрязнений, в частности при подготовке поверхности металла перед окрашиванием или нанесением металлических покрытий в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности. Сущность: моющий раствор содержит, мас.%: калий кремневокислый 0,2-0,5, натрий кремневокислый 0,1-0,25, натрий азотнокислый 0,03-0,05, кальцинированная сода 2-4, вода остальное. Технический результат - повышение моющей и пассивирующей способности раствора, снижение токсичности раствора, что позволяет использовать его для струйной обработки металлоизделий. 2 табл.

 

Изобретение относится к моющим растворам, применяемым для промышленной очистки металлических поверхностей от загрязнений, и может быть использовано при подготовке поверхности металла перед окрашиванием или нанесением металлических покрытий в машиностроении, черной металлургии и других отраслях промышленности.

Известна моющая композиция для очистки металлических поверхностей перед окрашиванием, содержащая, мас.%: фосфорнокислый натрий трехзамещенный 8-11, фосфорнокислый натрий двухзамещенный 18-22, тетраборнокислый натрий 8-10, полигликолевый эфир жирных синтетических спиртов 1-3, водный 3,5-5%-ный раствор солей алкилфосфорных кислот 0,01-3,5, не более 6% по крайней мере одного соединения из ряда: оксиэтилированный монононилфенол на основе тримеров пропилена, моноэтаноламиновая соль 2-этилгексилового эфира алкилфосфорной кислоты, ацеталь алкилфенилполиоксиэтиленгликоля и кальцинированную соду до 100 (патент РФ 2155799, МПК 7 С 11 D 1/72, 3/075, 3/10, 2000).

Недостатком известной композиции является повышенное содержание в ней экологически вредных фосфатов и фенолсодержащих соединений, вследствие чего затрудняется обезвреживание отработанных смесей.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является моющее средство для очистки металлической поверхности, содержащее, мас.%: кальцинированная сода 3,8-4,2, кремневокислый натрий 0,4-0,6, бихромат калия 0,4-0,6, вода до 100 (авторское свидетельство СССР №1796673, МПК 5 C 11 D 3/4, 1993).

Недостатками известного моющего средства являются его токсичность из-за применяемого бихромата калия и недостаточная моющая способность при качестве очистки поверхности металла, т.к. кремневокислый натрий образует с кальцинированной содой кристаллогидраты, которые высаливаются на поверхности очищенного металла и плохо удаляются при промывке, что приводит к вторичной (щелочной) коррозии металла.

Задачей изобретения является повышение моющей и пассивирующей способности раствора, снижение его токсичности.

Поставленная задача достигается тем, что моющий раствор для очистки и обезжиривания металлической поверхности, содержащий кремневокислый натрий и кальцинированную соду, согласно изобретению дополнительно содержит калий кремневокислый и натрий азотнокислый, при следующем соотношении компонентов мас.%:

натрий кремневокислый - 0,10-0,25

калий кремневокислый - 0,20-0,50

натрий азотнокислый - 0,03-0,05

кальцинированная сода - 2,0-4,0

вода остальное

Технический результат, который достигается при использовании заявляемого раствора, заключается в том, что введением в состав новых компонентов: калия кремневокислого (дополнительного связующего) и натрия азотнокислого (пассиватора в щелочной среде) достигается повышение моющей и пассивирующей способностей раствора, а отсутствие в растворе бихромата калия снижает его токсичность; раствор является экологически безопасным, причем отработанный раствор может быть использован в дальнейшем в качестве нейтрализующего средства.

Калий кремневокислый не образует кристаллогидратов с карбонатом натрия (кальцинированной содой) и, следовательно, экранирует поверхность очищенного металла от щелочной (вторичной) коррозии.

При содержании калия кремневокислого в моющем растворе менее 0,2 мас.% после промывки на поверхности металлоизделий вследствие недостаточной защиты действием силиката калия появляются следы щелочной коррозии в виде желтого налета гидроксидов железа.

Повышение содержания калия кремневокислого в моющем растворе более 0,5 мас.% нецелесообразно, т.к. не влияет на повышение защитных (экранирующих) свойств моющего раствора.

Натрий кремневокислый эмульгирует загрязнения и повышает качество обезжиривания поверхности металла.

При содержании натрия кремневокислого в моющем растворе менее 0,10 мас.% снижается степень очистки и обезжиривания моющего раствора, т.к. загрязнения не полностью удаляются с металлической поверхности.

Повышение содержания натрия кремневокислого в моющем растворе более 0,25 мас.% нецелесообразно, т.к. не повышает эффективность очистки и обезжиривания металлической поверхности, при этом кремневокислый натрий образует с кальцинированной содой кристаллогидраты, которые высаливаются на поверхности очищенного металла и плохо удаляются при промывке, что приводит к вторичной (щелочной) коррозии металла.

Натрий азотнокислый в щелочной среде пассивирует (окисляет) поверхность металла и в смеси с силикатами калия и натрия обеспечивает временную (межоперационную) защиту металла от щелочной (вторичной) коррозии перед окрашиванием.

При понижении содержания натрия азотнокислого в моющем растворе мене 0,03 мас.% не достигается межоперационная защита (пассивация) металлической поверхности и появляются очаги ржавления.

Повышение концентрации натрия азотнокислого в моющем растворе более 0,05 мас.% нецелесообразно, т.к. не влияет на повышение пассивирующих свойств моющего раствора против щелочной (вторичной) коррозии очищенной металлической поверхности.

Кальцинированная сода является активным моющим компонентом.

При содержании в моющем растворе кальцинированной соды менее 2 мас.% не обеспечивается степень очистки металлической поверхности, т.е. раствор проявляет низкую моющую способность.

Увеличивать содержание кальцинированной соды в растворе более 4 мас.% нежелательно, т.к. такой моющий раствор плохо удаляется с металлической поверхности после промывки, что в дальнейшем отрицательно сказывается на качестве окрашенной поверхности.

Пример. Для заявляемого моющего раствора для очистки и обезжиривания металлической поверхности в емкость объемом 1,5 м³ с горячей водой при температуре 80°С при перемешивании насосом загружали 45 кг кальцинированной соды по ГОСТ 5100-85, 0,6 кг калиево-натриевого жидкого стекла с плотностью 1,45 г/см³ и соотношением K₂SiO₃=Na₂SiO₃=2:1 натрия азотнокислого по ГОСТ 4168-79, 11,25 кг.

Получили моющий раствор с концентрацией 356 г/л следующего состава, мас.%:

калий кремневокислый - 0,35

натрий кремневокислый - 0,17

натрий азотнокислый - 0,04

кальцинированная сода - 3.0

вода остальное

Экспериментальную проверку свойств полученного моющего раствора, оценку степени очистки, качества защиты (пассивации) металлической поверхности образцов проводили в сталепрокатной лаборатории Центральной лаборатории ОАО “Западно-Сибирский металлургический комбинат”.

Определение степени очистки металлоизделий производили следующим образом. Испытуемую партию образцов металлоизделий взвешивали (m₁,г) и с помощью крючков навешивали на конвейерную линию, скорость продвижения 1 м/мин. При прохождении образцов через камеру обезжиривания проводилась их струйная обработка под давлением 0,1-0,15 МПа моющего раствора с температурой 70-90°С в течение 3 мин. После струйной промывки водой при тех же условиях и камерной сушки в течение 15 мин образцы взвешивали (m₂,г), протирали органическим растворителем и снова взвешивали (m₃,г).

Степень очистки образцов (А) в процентах определяли по формуле:

где m₁ - масса образцов исходная, г;

m₂ - масса образцов после обработки в моющем растворе с

последующими промывкой и сушкой, г;

m₃ - масса образцов после обработки органическим растворителем, г.

Степень очистки (в процентах) получали как среднеарифметическое значение результатов для десяти последовательных испытаний.

Нанесение порошковой краски на поверхность очищенного металла производилось с помощью ручных пистолетов установки электростатического напыления “Корсар-2” с последующим формированием покрытия в печи полимеризации “Мари-М” при температуре 180-225°С.

Полученное покрытие порошковой краской характеризовалось высокими качественными характеристиками: толщиной 65 мкм, прочностью 13,2/90 Дж/см² и адгезией 1 балл, определяемой методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78.

Результаты испытаний различных составов моющих растворов для очистки и обезжиривания металлической поверхности сведены в таблицы 1, 2. Испытания подтвердили, что моющие растворы, приготовленные из компонентов, количество которых взято в заявленных пределах, обладают оптимальными свойствами (высокая степень очистки 98%, хорошее качество защиты (пассивации) - поверхность металла - чистая.

Практические данные доказали, что соотношение компонентов при получении моющего раствора можно варьировать, однако изменение содержания компонентов за заявляемые пределы нежелательно (см. таблица 2, пример 1.5.), т.к. свойства раствора ухудшаются.

Таким образом, при использовании предлагаемого моющего раствора для очистки и обезжиривания металлической поверхности при заявляемом соотношении компонентов достигается высокое качество очистки и обезжиривания, временная (межоперационная) защита металла от щелочной (вторичной) коррозии перед окрашиванием и снижение токсичность моющего раствора, что позволяет использовать раствор для струйной обработки металлоизделий.

Предлагаемый моющий раствор промышленно применим для очистки и обезжиривания металлических поверхностей от загрязнений и может быть использован при подготовке поверхности металла перед окрашиванием или нанесением металлических покрытий в машиностроении, металлургии и других отраслях промышленности.

Таблица 1
	Содержание компонентов в массе, мас. %
Наименование компонентов	прототип	Заявляемый состав (2-4)
		1	2	3	4	5
Калий кремневокислый		0,10	0,20	0,35	0,50	0,60
Натрий кремневокислый	0,50	0,50	0,10	0,17	0,25	0,30
Натрий азотнокислый		0,02	0,03	0,04	0,05	0,06
Кальцинированная сода	4,00	1,00	2,00	3,00	4,00	5,00
Калия бихромат	0,50
Вода	95,00	98,38	97,67	96,44	95,20	94,04

Моющий раствор для очистки и обезжиривания металлической поверхности, содержащий кальцинированную соду, натрий кремневокислый и воду, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит калий кремневокислый и натрий азотнокислый при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Калий кремневокислый 0,2-0,5

Натрий кремневокислый 0,10-0,25

Натрий азотнокислый 0,03-0,05

Кальцинированная сода 2-4

Вода Остальное