1.本发明涉及金属加工生产技术领域，具体涉及一种除锈剂及其使用方法。
背景技术：
2.金属构件在我国现代化基础建设中不可或缺，但是金属构件在使用过程中，需要长期暴露在空气中，容易产生锈蚀问题影响其使用。
3.在化学除锈方法中，利用酸、络合剂与金属的氧化物发生化学反应，将表面的锈蚀溶解，达到除锈目的。该类方法对钢铁的形状没有要求，可以处理任何形状的钢铁型材，由于金属表面与溶液的接触面积可以非常大，因此，可以对金属表面的不同位置同时进行除锈处理。
4.但是，传统的化学除锈都是在强酸下进行，早期使用盐酸和硝酸对人体危害大，废液处理成本高。由于上述环保等问题，人们开始使用硫酸和磷酸。化学除锈的过程会不停地消耗硫酸，而硫酸的生产过程和排放仍然会带来环境污染问题，例如：硫酸的工业化生产出现尾气、废水、废渣等三废。因此，急需研制一种绿色环保除锈的方法。
技术实现要素：
5.本发明的主要目的是提出一种除锈剂，旨在提供一种能够有效除锈且绿色环保的除锈剂。
6.为实现上述目的，本发明提出一种除锈剂，所述除锈剂包括：
7.(a)微生物的代谢产物；或者，
8.(b)微生物和微生物培养液；
9.其中，所述微生物包括氧化硫硫杆菌和/或嗜酸喜温硫杆菌。
10.可选地，所述微生物培养液包括(nh4)2so
4 2～4g/l、kcl 0.01～0.15g/l、kh2po
4 3～4g/l、mgso4·
7h2o 0.1～1g/l、cacl2·
2h2o 0.2～0.4g/l以及feso4·
7h2o 0.01～0.03g/l。
11.可选地，所述微生物培养液的ph为1～6。
12.可选地，还包括添加剂，所述添加剂包括缓蚀剂、表面活性剂和络合剂中的至少一种。
13.可选地，所述缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸、羟基乙叉二膦酸二钠和有机磷酸中的至少一种；和/或，
14.所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸和六偏磷酸钠中的至少一种；和/或，
15.所述络合剂包括紫薇叶提取物、丁香花提取液、薰衣草油、乙二胺四亚甲基叉磷酸钠和二乙烯三胺五甲叉膦酸盐中的至少一种。
16.此外，本发明还提出一种如上文所述的除锈剂的使用方法，其中：
17.所述除锈剂包括微生物的代谢产物时，所述除锈剂的使用方法包括以下步骤：将金属的锈蚀区浸泡在所述除锈剂中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干；或者，
18.所述除锈剂包括微生物和微生物培养液时，所述除锈剂的使用方法包括以下步骤：将微生物接种于微生物培养液中，培养得到菌液，将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干。
19.可选地，将微生物接种于微生物培养液中，培养得到菌液，将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干的步骤中，所述菌液中微生物的浓度不低于106个/ml，微生物的代谢产物的质量百分含量为10～25％。
20.可选地，将微生物接种于微生物培养液中，培养得到菌液，将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干的步骤中，培养条件为20～40℃。
21.可选地，将微生物接种于微生物培养液中，培养得到菌液，将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干的步骤中，先向菌液中加入添加剂后，再将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中。
22.可选地，加入添加剂至所述菌液中所述添加剂的含量为5～20g/l。
23.本发明提供的技术方案中，提供的除锈剂包括微生物(氧化硫硫杆菌和/或嗜酸喜温硫杆菌)和微生物培养液，或者是微生物的代谢产物，微生物在微生物培养液中经过培养产生的代谢产物包含硫酸，硫酸能够与金属氧化物和锈蚀层反应，使金属氧化物和锈蚀层生成离子而溶解，相较于直接使用硫酸，避免了大量生产硫酸而产生的三废，从而降低了对环境的污染和硫酸的存储及运输的危险。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.传统的化学除锈都是在强酸下进行，早期使用盐酸和硝酸对人体危害大，废液处理成本高。由于上述环保等问题，人们开始使用硫酸和磷酸。化学除锈的过程会不停地消耗硫酸，而硫酸的生产过程和排放仍然会带来环境污染问题，例如：硫酸的工业化生产出现尾气、废水、废渣等三废。因此，急需研制一种绿色环保除锈的方法。
26.鉴于此，本发明提出一种除锈剂，该除锈剂不仅能够有效去除金属上的锈蚀区，而且绿色环保。具体地，所述除锈剂包括(a)微生物的代谢产物；或者，(b)微生物和微生物培养液；其中，所述微生物包括氧化硫硫杆菌和/或嗜酸喜温硫杆菌。
27.具体来说，在一些实施例中，所述除锈剂直接包括通过培养上述微生物(微生物包括氧化硫硫杆菌和/或嗜酸喜温硫杆菌)得到的微生物代谢产物，该代谢产物中包含硫酸，硫酸能够与金属氧化物和锈蚀层反应，使金属氧化物和锈蚀层生成离子而溶解，相较于直接添加硫酸，代谢产物更加温和，对环境影响小，且代谢产物的生产过程对环境污染小。
28.在另一些实施例中，本发明提出的除锈剂包括由微生物菌剂和微生物培养液共同构成的组合产品(即产品由两独立组分构成)。使用时，将微生物(微生物包括氧化硫硫杆菌和/或嗜酸喜温硫杆菌)接种至微生物培养液，氧化硫硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌均能将微生物培养液中的营养物质单质硫、氧、水转化成硫酸，而硫酸能与金属氧化物和锈蚀层反应，生成离子而溶解其中，从而起到除锈作用，且相较于直接添加硫酸，通过利用微生物培养液培养微生物，微生物能够持续、稳定地生产硫酸，硫酸实现金属表面的除锈，避免了大量生产硫酸而产生的三废，从而降低了对环境的污染和硫酸的存储及运输的危险。
29.进一步地，微生物菌剂、微生物代谢产物的具体存在形式不做限定，可以是液体，也可以是固体粉末、颗粒等。
30.本发明提供的技术方案中，提供的除锈剂包括微生物和微生物培养液，或者是微生物的代谢产物，微生物在微生物培养液中经过培养产生的代谢产物包含硫酸，硫酸能够与金属氧化物和锈蚀层反应，使金属氧化物和锈蚀层生成离子而溶解，相较于直接使用硫酸，避免了大量生产硫酸而产生的三废，从而降低了对环境的污染和硫酸的存储及运输的危险。
31.进一步地，所述微生物培养液包括(nh4)2so
4 2～4g/l、kcl 0.01～0.15g/l、kh2po
4 3～4g/l、mgso4·
7h2o 0.1～1g/l、cacl2·
2h2o 0.2～0.4g/l以及feso4·
7h2o 0.01～0.03g/l；优选为所述微生物培养液包括(nh4)2so
4 3g/l、kcl0.1g/l、kh2po43.5g/l、mgso4·
7h2o 0.5g/l、cacl2·
2h2o 0.33g/l以及feso4·
7h2o 0.018g/l。采用如上所示的微生物培养液培养的微生物能够更好地代谢，提升除锈效果。
32.进一步地，为了使微生物培养液更适宜微生物的生长增值，在本实施例中，将微生物培养液配制完成后，调节微生物培养液的ph值为1～6。
33.此外，本发明提出的除锈剂还包括添加剂，所述添加剂包括缓蚀剂、表面活性剂和络合剂中的至少一种，也就是说，所述添加剂可以包括缓蚀剂、表面活性剂和络合剂中的任意一种、任意两种或者三种。通过添加添加剂，有助于促进除锈的进程，并保护除锈后的金属表面，从而提高了除锈处理后的金属质量。具体地，当所述除锈剂直接包括通过培养上述微生物得到的微生物代谢产物时，添加剂添加至代谢产物中即可；当所述除锈剂包括微生物和微生物培养液时，添加剂作为第三种试剂独立包装，在使用时，在微生物发酵形成的菌液中添加即可。具体地，所述缓蚀剂包括羟基乙叉二膦酸、羟基乙叉二膦酸二钠和有机磷酸中的至少一种；和/或，所述表面活性剂包括十二烷基苯磺酸和六偏磷酸钠中的至少一种；和/或，所述络合剂包括紫薇叶提取物、丁香花提取液、薰衣草油、乙二胺四亚甲基叉磷酸钠和二乙烯三胺五甲叉膦酸盐中的至少一种。
34.此外，本发明还提出一种如上文所述的除锈剂的使用方法，其中：
35.当所述除锈剂包括微生物的代谢产物时，所述除锈剂的使用方法包括以下步骤：
36.s10，将金属的锈蚀区浸泡在所述除锈剂中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干。
37.进一步地，当除锈剂还包括添加剂时，所述除锈剂的使用方法同样为：将金属的锈蚀区浸泡在所述除锈剂中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干。
38.其中，所述除锈剂中，代谢产物的浓度优选为10～25wt％，如此，有助于提升除锈速度和效果。需要说明的是，本文中，提及的代谢产物的浓度也就是硫酸的浓度。
39.当所述除锈剂包括微生物和微生物培养液时，所述除锈剂的使用方法包括以下步
骤：
40.s20，将微生物接种于微生物培养液中，培养得到菌液，将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干。
41.本发明不限定微生物的初始浓度，但为了使除锈剂对待处理金属的除锈处理速率适宜，菌液中微生物浓度不宜过低，如此能够确保代谢产物的浓度。具体实施时，将微生物接种于微生物培养液中，进行培养，直至所述菌液中微生物的浓度不低于106个/ml，微生物的代谢产物的质量百分含量为10～25wt％。
42.此外，进行培养时，培养条件为20～40℃，在此范围内，微生物的生长增值及活性较好，能充分的发挥其将代谢原料氧化为代谢产物的特性。
43.进一步地，当除锈剂包括微生物、微生物培养液和添加剂时，所述除锈剂的使用方法包括以下步骤：
44.将微生物接种于微生物培养液中，培养得到菌液，向菌液中加入添加剂后，将金属的锈蚀区浸泡在所述菌液中，进行除锈，除锈结束后，水洗、烘干。
45.为了促进除锈的进程，并保护除锈后的金属表面，从而提高了除锈处理后的金属质量，在一实施例中，添加剂的含量为5～20g/l。
46.可以理解的是，在浸泡时，可以将整块金属都置于除锈剂中，也可以只让锈蚀区域被浸泡在除锈剂中；此外，本发明不限制金属于除锈剂中的浸泡时间，其浸泡时间根据金属种类、金属表面的氧化物和锈蚀层以及微生物培养液中的代谢产物硫酸对金属氧化物和锈蚀层的去除率而定。
47.此外，为了使除锈处理的效果较好，在对金属的锈蚀区进行浸泡前，还包括以下步骤：对待处理金属的表面进行初步清理。具体地，初步清理包括除油、去除毛刺、去金属屑等。
48.以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
49.实施例1
50.除菌剂：
51.微生物：氧化硫硫杆菌
52.微生物培养液：(nh4)2so
4 3g/l、kcl 0.1g/l、kh2po43.5g/l、mgso4·
7h2o0.5g/l、cacl2·
2h2o 0.33g/l以及feso4·
7h2o 0.018g/l，ph2.0
53.添加剂：羟基乙叉二膦酸、羟基乙叉二膦酸二钠、十二烷基苯磺酸、紫薇叶提取物、丁香花提取液、薰衣草油
54.使用方法：
55.(1)将微生物以8.5
×
105个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在25℃下培养24h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为8.5
×
106个/ml，且硫酸含量为15％，停止培养；将添加剂以10g/l的浓度添加于上述菌液中，混匀，备用。
56.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为25℃。
57.(3)约10分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面无锈。
58.实施例2
59.除菌剂：
60.微生物：氧化硫硫杆菌
61.微生物培养液：(nh4)2so
4 2g/l、kcl 0.01g/l、kh2po
4 3g/l、mgso4·
7h2o0.1g/l、cacl2·
2h2o 0.2g/l以及feso4·
7h2o 0.01g/l，ph6.0
62.添加剂：有机磷酸、薰衣草油
63.使用方法：
64.(1)将微生物以8.5
×
105个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在25℃下培养24h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为8.8
×
106个/ml，且硫酸含量为15.7％，停止培养；将添加剂以5g/l的浓度添加于上述菌液中，混匀，备用。
65.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为20℃。
66.(3)约9分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面无锈。
67.实施例3
68.除菌剂：
69.微生物：氧化硫硫杆菌
70.微生物培养液：(nh4)2so
4 4g/l、kcl 0.15g/l、kh2po
4 4g/l、mgso4·
7h2o 1g/l、cacl2·
2h2o 0.4g/l以及feso4·
7h2o 0.03g/l，ph2.0
71.添加剂：有机磷酸和十二烷基苯磺酸
72.使用方法：
73.(1)将微生物以8.5
×
105个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在25℃下培养20h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为1.1
×
106个/ml，且硫酸含量为10.2％，停止培养；将添加剂以10g/l的浓度添加于上述菌液中，混匀，备用。
74.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为40℃。
75.(3)约9分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面无锈。
76.实施例4
77.除菌剂：
78.微生物：嗜酸喜温硫杆菌
79.微生物培养液：(nh4)2so
4 3g/l、kcl 0.1g/l、kh2po43.5g/l、mgso4·
7h2o0.5g/l、cacl2·
2h2o 0.33g/l以及feso4·
7h2o 0.018g/l，ph3.0添加剂：羟基乙叉二膦酸、羟基乙叉二膦酸二钠、十二烷基苯磺酸、紫薇叶提取物、丁香花提取液、薰衣草油
80.使用方法：
81.(1)将微生物以2.3
×
105个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在30℃下培养28h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为6.5
×
107个/ml，且硫酸含量为20％，停止培养；将添加剂以20g/l的浓度添加于上述菌液中，混匀，备用。
82.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为35℃。
83.(3)约8分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面无锈。
84.实施例5
85.除菌剂：
86.微生物：氧化硫硫杆菌
87.微生物培养液：(nh4)2so
4 3g/l、kcl 0.1g/l、kh2po43.5g/l、mgso4·
7h2o0.5g/l、cacl2·
2h2o 0.33g/l以及feso4·
7h2o 0.018g/l，ph1.0
88.添加剂：六偏磷酸钠、乙二胺四亚甲基叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐使用方法：
89.(1)将微生物以1.2
×
104个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在20℃下培养36h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为3.0
×
106个/ml，且硫酸含量为25％，停止培养；将添加剂以15g/l的浓度添加于上述菌液中，混匀，备用。
90.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为30℃。
91.(3)约15分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面无锈。
92.实施例6
93.除菌剂：
94.微生物：氧化硫硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌(浓度比1:1)
95.微生物培养液：(nh4)2so
4 3g/l、kcl 0.1g/l、kh2po43.5g/l、mgso4·
7h2o0.5g/l、cacl2·
2h2o 0.33g/l以及feso4·
7h2o 0.018g/l，ph1.0添加剂：羟基乙叉二膦酸、羟基乙叉二膦酸二钠、十二烷基苯磺酸、紫薇叶提取物、丁香花提取液、薰衣草油
96.使用方法：
97.(1)将氧化硫硫杆菌和嗜酸喜温硫杆菌各以1.2
×
104个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在20℃下培养24h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为3.2
×
106个/ml，嗜酸喜温硫杆菌的浓度为5
×
106个/ml，且硫酸含量为25％，停止培养；将添加剂以15g/l的浓度添加于上述菌液中，混匀，备用。
98.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为30℃。
99.(3)约6分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面无锈。
100.实施例7
101.除菌剂：
102.微生物：氧化硫硫杆菌
103.微生物培养液：(nh4)2so
4 3g/l、kcl 0.1g/l、kh2po43.5g/l、mgso4·
7h2o0.5g/l、cacl2·
2h2o 0.33g/l以及feso4·
7h2o 0.018g/l，ph2.0
104.使用方法：
105.(1)将微生物以8.5
×
105个/ml的浓度接种于微生物培养液中，在25℃下培养24h后，菌液颜色变为黄色，经检测，此时，氧化硫硫杆菌的浓度为9.0
×
106个/ml，且硫酸含量为15％，停止培养。
106.(2)将金属构件浸泡于上述菌液中进行除锈处理，且除锈处理的温度为25℃。
107.(3)约14分钟后，将金属构件从酸洗液中取出，再将浸泡完成后的金属构件进行水洗、干燥，金属表面锈迹基本消失，但表面轻微变色。
108.综上所述，本发明提供的技术方案中，提供的除锈剂包括微生物(氧化硫硫杆菌
和/或嗜酸喜温硫杆菌)和微生物培养液，或者是微生物的代谢产物，微生物在微生物培养液中经过培养产生的代谢产物包含硫酸，硫酸能够与金属氧化物和锈蚀层反应，使金属氧化物和锈蚀层生成离子而溶解，除锈效果好。
109.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。