防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂及其制备方法
阅读说明：本技术 防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂及其制备方法 (Corrosion inhibitor for preventing surface of hot-rolled pickled steel from blackening and preparation method thereof ) 是由 马颖 肖厚念 郎丰军 宋建红 程鹏 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂及其制备方法,属于金属表面处理技术领域。该缓蚀剂为3-苯胺基-1-苯基丙酮、松香缩水甘油乙醇胺在酸催化下制得中间体,中间体与表面活性剂复配即得到缓蚀剂；其中,3-苯胺基-1-苯基丙酮与松香缩水甘油乙醇胺之间摩尔比为1:1～1:2；中间体与表面活性剂的摩尔比为1:1～1:1.5。本发明设计的缓蚀剂通过明显改善热轧酸洗钢由于晶界腐蚀严重而形成的沟壑状形貌,实现了解决热轧酸洗板酸洗后发黑的问题。(The invention discloses a corrosion inhibitor for preventing the surface of hot-rolled pickled steel from blackening and a preparation method thereof, belonging to the technical field of metal surface treatment. The corrosion inhibitor is prepared by preparing an intermediate from 3-anilino-1-phenyl acetone and rosin glycidyl ethanolamine under the catalysis of acid, and compounding the intermediate with a surfactant; wherein the molar ratio of the 3-anilino-1-phenyl acetone to the rosin glycidyl ethanolamine is 1: 1-1: 2; the molar ratio of the intermediate to the surfactant is 1: 1-1: 1.5. The corrosion inhibitor designed by the invention solves the problem that the hot-rolled pickled plate is blackened after being pickled by acid by obviously improving the gully-shaped appearance of the hot-rolled pickled steel due to serious grain boundary corrosion.)
技术领域
本发明涉及一种缓蚀剂，属于金属表面处理技术领域，具体地涉及一种防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
热轧酸洗钢是介于热轧板与冷轧板之间的中间产品，其质量要求高于热轧板，部分热轧酸洗钢甚至需按照冷轧板的质量要求进行生产。与普通热轧板相比，热轧酸洗板去除了表面的氧化铁皮，表面质量得到了提升，便于焊接、涂油及电泳、喷漆。使用热轧酸洗板代替相应冷轧板可以为企业节省生产成本。目前，热轧酸洗钢主要包括冷成形用钢、结构用钢、汽车结构用钢、搪瓷钢等，广泛应用于汽车、压缩机及通用机械等行业领域。
在热轧酸洗钢的开发及生产过程中发现，部分热轧带钢酸洗后表面存在发黑的缺陷，影响了成品的表面质量。此类缺陷经冷轧大压下率轧制后逐渐消失，对成品表面质量影响较小，但该缺陷对于“以热代冷”的热轧酸洗钢类产品影响较大。表面发黑缺陷，不仅影响产品外观，还会对产品的后序加工及使用(冲压、焊接、涂装等)造成不良影响，带来客户应用过程中的一系列问题，引发用户抱怨，降低产品的市场竞争力。
传统的缓蚀剂对于热轧酸洗板酸洗后发黑问题并没有明显改善。因此迫切需要研制一种添加量少，缓蚀效率高，能够防止热轧酸洗钢表面发黑的酸洗缓蚀剂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂能够明显改善热轧酸洗钢由于晶界腐蚀严重而形成的沟壑状形貌，从而明显改善以热代冷的热轧酸洗板在酸洗后发黑的问题，使得酸洗后带钢表面均匀亮白。
为实现上述目的，本发明公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂，它为3-苯胺基-1-苯基丙酮、松香缩水甘油乙醇胺在酸催化下制得中间体，所述中间体与表面活性剂复配即得到缓蚀剂；
其中，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮与松香缩水甘油乙醇胺之间摩尔比为1:1～1:2；
所述中间体与表面活性剂的摩尔比为1:1～1:1.5。
进一步地，所述酸为浓硫酸、高氯酸或四氟硼酸中一种。
进一步地，所述表面活性剂为聚氧乙烯壬基苯基醚。
与此同时，本发明还公开了上述防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂的制备方法，它包括取摩尔比为1:1～1:2的3-苯胺基-1-苯基丙酮与松香缩水甘油乙醇胺混匀，然后加入酸，在158～280℃之间反应2～4h，形成中间体，向所述中间体内加入表面活性剂，室温下搅拌3～5h，制得缓蚀剂，且所述中间体与表面活性剂的摩尔比为1:1～1:1.5。
进一步地，所述酸为缓慢滴加，且滴加速度为2～3滴/s，以减少副反应产生。
此外，本发明还公开了上述缓蚀剂在热轧酸洗钢中的用途，它包括向盐酸溶液中加入缓蚀剂，且添加量为0.03～0.05％。
本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：
1、本发明设计的缓蚀剂合成方法相对简单，且使用量低，使用效果好；
2、本发明设计的缓蚀剂能够防止过度酸洗导致的钢板损害，减轻酸洗后钢板表面的晶界腐蚀，明显改善以热代冷的热轧酸洗板酸洗后发黑问题，使得酸洗后带钢表面均匀亮白，有利于提高成品率。
3、本发明设计的酸洗方法操作简单，且有利于降低酸耗、减少铁损。
附图说明
图1为热轧酸洗钢在常规酸洗液中处理后宏观及微观结构示意图；
图2为图1中热轧酸洗钢在本申请保护的酸洗液中处理后宏观及微观结构示意图；
图3为热轧酸洗钢在常规酸洗液中处理后宏观及微观结构示意图；
图4为图3中热轧酸洗钢在本申请保护的酸洗液中处理后宏观及微观结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种防止热轧酸洗钢表面发黑的缓蚀剂，它为3-苯胺基-1-苯基丙酮、松香缩水甘油乙醇胺在酸催化下制得中间体，所述中间体与表面活性剂复配即得到缓蚀剂；其中，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮与松香缩水甘油乙醇胺之间摩尔比为1:1～1:2；所述中间体与表面活性剂的摩尔比为1:1～1:1.5；且所述酸为浓硫酸、高氯酸或四氟硼酸中一种，所述表面活性剂为聚氧乙烯壬基苯基醚。
本发明采用的浓硫酸密度为1.84g·cm-3；
本发明采用的高氯酸密度为1.67g·cm-3；
本发明采用的四氟硼酸密度为1.38g·cm-3；
与此同时，本发明还公开了上述缓蚀剂的制备方法，它包括取摩尔比为1:1～1:2的3-苯胺基-1-苯基丙酮与松香缩水甘油乙醇胺混匀，然后加入酸，在158～280℃之间反应2～4h，形成中间体，向所述中间体内加入表面活性剂，室温下搅拌3～5h，制得缓蚀剂，且所述中间体与表面活性剂的摩尔比为1:1～1:1.5，其中，所述酸为缓慢滴加，且滴加速度为2～3滴/s。
本发明制备的缓蚀剂可能的作用原理如下：
本发明选择3-苯胺基-1-苯基丙酮作为反应原料，其与松香缩水甘油乙醇胺反应得到的中间体一端带有苯胺基阳离子，另一端带有能起润滑作用的松香缩水甘油酯基，其中，苯胺基阳离子与在盐酸介质中表面带负电的金属Fe表面强烈吸引，发生显著的物理吸附，因而形成阻拦H+进攻的“隔离”层，降低了金属的腐蚀速率，而松香缩水甘油酯基可以络合溶液中的某些氧化剂，降低其电位达到缓释目的，两者复配，形成配位键，重叠吸附能力增大。而且吸附粒子之间存在横向引力，因此吸附层致密且稳定性好。能够明显减轻酸洗后钢板表面由于晶界腐蚀严重而形成的沟壑状形貌。
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
在烧瓶中加入3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺，均匀混合，加入酸，控制滴加速度为2～3滴/s，158℃下反应2小时，发生缩合反应形成中间体，然后加入聚氧乙烯壬基苯基醚，再在常温搅拌，反应时间3个小时，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺的摩尔比为1:1，中间体与聚氧乙烯壬基苯基醚的摩尔比为1:1，最后蒸馏去除溶剂后得到缓蚀剂，收率为90.2％。
实施例2
与实施例1相比，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺的摩尔比为1:1.2，其它均保持相同，收率为91.3％。
实施例3
与实施例1相比，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺的摩尔比为1:1.5，其它均保持相同，收率为90.4％。
实施例4
与实施例1相比，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺的摩尔比为1:1.7，其它均保持相同，收率为90.8％。
实施例5
与实施例1相比，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺的摩尔比为1:2，其它均保持相同，收率为91.2％。
实施例6
与实施例1相比，反应温度为280℃，其它均保持相同，收率为89.5％。
实施例7
与实施例1相比，反应温度为200℃，其它均保持相同，收率为93.6％。
实施例8
与实施例1相比，反应温度为250℃，其它均保持相同，收率为94.3％。
实施例9
在烧瓶中加入3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺，均匀混合，加入酸，控制滴加速度为2～3滴/s，158℃下反应4小时，发生缩合反应形成中间体，然后加入聚氧乙烯壬基苯基醚，再在常温搅拌，反应时间5个小时，所述3-苯胺基-1-苯基丙酮和松香缩水甘油乙醇胺的摩尔比为1:2，中间体与聚氧乙烯壬基苯基醚的摩尔比为1:1.5，最后蒸馏去除溶剂后得到缓蚀剂，收率为95.2％。
实施例10
与实施例9相比，中间体与聚氧乙烯壬基苯基醚的摩尔比为1:1.2，其它均保持相同，收率为93.6％。
实施例11
与实施例9相比，反应温度为200℃，其它均保持相同，收率为94.5％。
将上述实施例1制备的缓蚀剂按照添加量为0.03％加入到常用盐酸中，配置酸洗液。
取热轧酸洗钢一和热轧酸洗钢二分别置于常用盐酸和酸洗液中，控制酸洗温度为70～80℃，酸洗速度为40～120m/min；得到的酸洗后钢板分别如图1、图2、图3和图4所示；
结合图1至图4可知，本发明设计采用的上述两种热轧酸洗钢在常规酸洗后表面发黑，且其微观形貌表现出其表面具备明显的沟壑状，而加入本申请缓蚀剂后，酸洗后表面微观形貌变得平整，基体表面明显亮白。这表明本申请设计采用的缓蚀剂在使用量低的前提下，缓蚀效果好，缓蚀率可达98％以上。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
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