本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种金属除锈防锈封闭剂及制备方法。
背景技术：
根据国家标准，钢铁表面在进行涂漆、喷塑或电镀之前，都要对钢铁表面进行磷化、钝化的预处理，以提高钢铁表面的防锈性和附和力。传统行业中使用手工除锈或酸洗除锈。手工除锈是最早应用的表面处理方法，用于小面积的部位以及不需要进行喷砂处理的地方，它可以去除附着的氧化皮、锈蚀产物以及松散的漆皮和其他杂物。目前，磷酸盐转化膜处理广泛应用于汽车、轮船、机械制造、航空航天及家用电器等产品上。酸洗除锈工艺的酸洗液一般为多种酸的混合物，主要有硫酸、硝酸和氢氟酸等，这些混合酸的腐蚀性很强，同时具有很强的氧化性、较高的腐蚀介质的温度。钢材的酸洗除锈处理广泛地应用于冷轧板材坯料及热轧板材的表面氧化铁皮的去除，目前酸洗仍是钢铁生产和钢铁表面处理时不可或缺的工艺过程。
手工除锈不适宜大规模生产。传统酸洗处理工艺的采用虽然是目前最普及的除锈方法，但也带来如下的一些问题：1、大量消耗钢铁材料和酸。在酸洗的过程中，有的主要通过酸与铁皮的化学反应，溶解相应的金属氧化物来除去铁皮。有的，如使用硫酸进行钢材酸洗时，还要借助于酸与钢铁发生化学反应产生的氢气泡的剥离作用来除去氧化铁皮。因此在酸洗过程中，大量消耗酸是必然的。虽然在酸洗中使用酸洗缓蚀剂可以降低钢铁的金属消耗，但是仍有相当量的金属铁损失掉。2、可能降低钢材的物理性能。在酸洗过程中，金属铁和酸之间发生化学反应并产生氢气。由于酸洗液中的氢的化学位高于被酸洗的钢材中氢的化学位，生成的氢会渗入钢中并积存起来造成氢脆，从而影响钢材的机械性能或以后的加工处理。3、会带来一系列的环境污染问题。采用酸洗工艺对钢材或零件进行表面处理，由于钢材的品种、产品的规格和生产的规模各不相同，从而造成了在生产装备和生产环境方面有着很大差别。如酸洗槽体的密封、对生产设备的腐蚀、酸洗车间的通风排风、酸雾的排出和处理以及污水的处理和排放等方面，处理方法和处理水平相差悬殊。从而会带来许多环境保护方面的问题，而需要一一加以处理和解决。4、废酸和铁盐的处理问题。钢铁的酸洗在消耗大量金属铁的同时还产生大量的废酸液与相应的酸和氧化铁或生成的铁盐溶液。为了回收和利用这些废酸液和铁盐，需要较大的投资来建设相应的回收和处理设备。特别是对于一些小型的、小批量的钢铁件进行酸洗处理时，往往会出现酸洗废液难以集中进行处理的情况，一旦发生直接排放的情况，就会对环境造成严重污染。
保证质量的前提下，尽量减少处理步骤，缩短处理时间，降低处理成本以及减少处理危害，已成为当前钢铁表面处理领域中亟待解决的重要课题。同时，推行环保生产已成为世界各国实现经济、社会可持续发展的必然选择。
技术实现要素：
本发明提供一种金属除锈防锈封闭剂及制备方法，该封闭剂是一种可同时除油、除锈、磷化、钝化，高附着力，代替底漆的“六合一”综合封闭剂。
本发明的目的之一是提供一种金属除锈防锈封闭剂，所述除锈防锈封闭剂由如下质量份的物质组成：水35.4-56.8份，磷酸45-50份，铝粉1-1.5份，络合剂1.5-2.2份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份。
优选地，所述除锈防锈封闭剂还包括催化剂，所述催化剂1.5-2.2份，所述催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠或亚硫酸钠中的任意一种或几种。
优选地，所述络合剂为edta。
本发明的另一目的是提供一种上述金属除锈防锈封闭剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：先将酒石酸，磷酸二氢锌，十二烷基苯磺酸钠，重铬酸钾，硝酸镍分别制备成水溶液，备用；将称量好的磷酸加入铝粉搅拌，在搅拌的过程中依次添加催化剂，络合剂，酒石酸水溶液，磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，混匀即可得金属除锈防锈封闭剂。
优选地，所述制备方法包括如下步骤：1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，在这个反应阶段加入催化剂，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
优选地，所述步骤3)中，酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加17-25质量份的水。
优选地，所述步骤3)中，所述步骤1)中，磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加17-30质量份的水。
优选地，所述步骤3)中，所述步骤1)中，十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.4-0.8质量份的水。
优选地，所述重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
优选地，所述磷酸加入铝粉搅拌后加入催化剂，得到反应液1。
与传统除锈工艺相比，本发明的技术方案具有如下优点：
1、传统表面处理需要多道工序，现改为一道工序完成，可以减少传统表面处理操作次数多、清洁繁琐的过程，彻底节省金属表面处理的材料和人工费用。
2、产品无污染，无气味，使用安全可靠，操作过程不存在排放废水问题，金属表面处理清洗后，沉淀的残留不存在液体排放，处理液可重复使用，适当补充原液即可，节约金属前处理的成本费用，且腐蚀性弱，人体皮肤短时间接触用清水清洗即可，无挥发性，不易燃，无特殊气味，操作绝对安全。
3、抗冲击性强，用本产品处理过的金属表面完全与保护层(油漆)高度粘合，具极强抗冲击性，有较长时间防腐防锈寿命，与现有市场上传统处理产品相比，使用本产品的物体可延长金属表面维护时间，更上一个档次。
4、工作环境要求低，无“三废”排放，操作简单。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明研制的封闭剂适用于钢铁表面涂装前处理及生锈铁件表面除锈处理，室温下使钢铁工件表面去油、除锈、磷化、钝化一步完成，用后产生高附着力并可代替底漆使用。封闭剂可循环使用，节省工时，节约电源。2、本封闭剂具有高效节能、适应性强等特点，适合于局部和户外大型部件的处理，也可作短期存放的防锈处理。3、本封闭剂不含铜、铅、锡、钴、锑、汞、镉等有害物质，不污染环境。4、本发明提供了一种新的磷化方法，所得磷化膜有较好的防锈性和附着力。该方法具有工序少，操作简单，投资小，能大量节约人力物力和财力，对大型工件也可进行处理等优越性，该封闭剂性能稳定，成膜耐蚀性及附着力均佳。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种金属除锈防锈封闭剂，由如下质量份的物质组成：水35.4份，磷酸45份，铝粉1份，催化剂1.5份，络合剂edta1.5份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份；所述催化剂为硫酸钠。
制备方法包括如下步骤：
1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，在这个反应阶段加入催化剂，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加17质量份的水；磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加17质量份的水；十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.4质量份的水；重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
实施例2
一种金属除锈防锈封闭剂，由如下质量份的物质组成：水56.8份，磷酸50份，铝粉1.5份，催化剂2.2份，络合剂edta2.2份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份；所述催化剂为碳酸钠。
制备方法包括如下步骤：
1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，在这个反应阶段加入催化剂，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加25质量份的水；磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加30质量份的水；十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.8质量份的水；重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
实施例3
一种金属除锈防锈封闭剂，由如下质量份的物质组成：水40份，磷酸48份，铝粉1.2份，催化剂2份，络合剂edta1.8份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份；所述催化剂为碳酸氢钠。
制备方法包括如下步骤：
1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，在这个反应阶段加入催化剂，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加20质量份的水；磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加18.5质量份的水；十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.5质量份的水；重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
实施例4
一种金属除锈防锈封闭剂，由如下质量份的物质组成：水50份，磷酸46份，铝粉1.1份，催化剂1.8份，络合剂1.6份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份；所述催化剂为亚硫酸钠。
制备方法包括如下步骤：
1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，在这个反应阶段加入催化剂，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加23.4质量份的水；磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加25质量份的水；十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.6质量份的水；重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
实施例5
一种金属除锈防锈封闭剂，由如下质量份的物质组成：水38份，磷酸46份，铝粉1.3份，催化剂1.7份，络合剂edta1.9份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份；所述催化剂为碳酸钠和亚硫酸钠质量比1:1混合物。
制备方法包括如下步骤：
1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，在这个反应阶段加入催化剂，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加18.3质量份的水；磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加18质量份的水；十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.7质量份的水；重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
实施例6
一种金属除锈防锈封闭剂，由如下质量份的物质组成：水38份，磷酸46份，铝粉1.3份，络合剂edta1.9份，酒石酸5份，磷酸二氢锌7份，十二烷基苯磺酸钠0.2份，重铬酸钾0.05份，硝酸镍0.03份；所述催化剂为碳酸钠和亚硫酸钠质量比1:1混合物。
制备方法包括如下步骤：
1)首先将磷酸倒入容器中，再将铝粉均匀撒在磷酸上，让其反应，得到反应液1；
2)向反应液1中缓慢加入络合剂，让液体由浊转变为清，得到反应液2；
3)制备酒石酸水溶液、磷酸二氢锌水溶液，十二烷基苯磺酸钠水溶液，重铬酸钾水溶液，硝酸镍水溶液，将上述物质的水溶液在搅拌下依次加入容器中，混匀制得所述金属除锈防锈封闭剂。
酒石酸水溶液为5质量份酒石酸添加18.3质量份的水；磷酸二氢锌水溶液为7质量份磷酸二氢锌添加18质量份的水；十二烷基苯磺酸钠水溶液为0.2质量份十二烷基苯磺酸钠添加0.7质量份的水；重铬酸钾水溶液为0.05质量份重铬酸钾添加0.5质量份的水；硝酸镍水溶液为0.03质量份硝酸镍添加0.5质量份的水。
实施例7
本实施例将进一步阐述封闭剂的使用效果。实施例1-7中所述除锈防锈封闭剂使用效果差距不明显，仅以实施例5例举，其余实施例相同。
应用本发明实施例5所述的金属除锈防锈封闭剂清洗钢材，钢材分别为国标gb/t8923.1-2001中所述a级、b级、c级、d级。清洗方法如下：
a级(钢材表面完全覆盖，粘附的氧化皮，几乎无铁锈)：均匀喷涂本除锈防锈封闭剂，保持时间2-5分钟，擦除封闭剂，除锈效果达到sa1级，同时将钢材置于室内3个月未见明显锈痕，防锈效果好。
b级(钢材表面已开始锈蚀，氧化皮开始成片状脱落)：均匀喷涂本除锈防锈封闭剂，保持时间5-7分钟，擦除封闭剂，除锈效果达到sa2.5级，除锈效果好。
c级(钢材表面上的氧化皮已锈蚀或可刮除，裸眼可看到轻微锈点)：均匀喷涂本除锈防锈封闭剂，保持时间7-10分钟，擦除封闭剂，除锈效果达到sa3级，除锈效果好。
d级(钢材表面上的氧化皮已锈蚀剥落，裸眼可看到大量锈点)：均匀喷涂本除锈防锈封闭剂，保持时间12-15分钟，擦除封闭剂，除锈效果达到sa3级，除锈效果好。
实施例8
应用本发明实施例5中所述的金属除锈防锈封闭剂对g7634、g7724热轧线材进行酸洗，浸泡时间为15分钟，常温，无需做钝化处理。按照此方法酸洗的g7634、g7724表面无氧化铁皮残留，外观呈亮白色。说明本发明的金属除锈防锈封闭剂可以替代传统酸洗工序。
实施例9
本发明的金属除锈防锈封闭剂使用方法如下：
使用时，将生锈的金属浸泡在本除锈剂中，浸泡时间为2-30分钟。
若多次使用，应对除锈剂的浓度进行检测，当除锈剂中酸浓度较低时应补加除锈剂，然后再继续使用，除锈剂的除锈效果不会下降。
若除锈剂长期使用，应对除锈剂先进行过滤，然后再使用，以免影响除锈剂的洁净度，影响除锈效果。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。