一种水龙头主体除铅工艺、水龙头主体除铅设备及水龙头主体的加工工艺

摘要

本发明公开了一种水龙头主体除铅工艺、水龙头主体除铅设备及水龙头主体的加工工艺，借助传统的酸洗与置换法将合金中的铅替换出来，使得水龙头表面含铅量极少，使用时不易对使用者造成危害，其技术方案要点是通过二次酸洗与置换，很大程度的降低含铅量，同时在水龙头主体内壁设置薄膜，使用时将水与金属隔绝开，进一步防止饮用水中含铅，同时除铅溶液可以通过加入硫酸来反复使用，除铅成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及水龙头主体制造领域，特别涉及一种水龙头主体除铅工艺、水龙头主体除铅设备及水龙头主体的加工工艺。

背景技术

水龙头主体在日常生活中广泛使用，现有的水龙头主体一般为金属水龙头主体，水龙头主体的本体部分通常是采用铜材料、不锈钢材料等铸造加工而成，然后装入阀芯、阀杆、手柄等零部件，现有的水龙头主体由黄铜、铜合金等铸造而成， 经磨抛成型后，再经电镀或喷漆等及其他表面处理。

但是黄铜与这些合金中存在较多的铅，铸造成水龙头主体之后被用户使用时，这些铅元素会随着水流被人们食用，严重影响用户身体健康。

中国专利公开号为CN101555598A的专利公开了一种卫浴水龙头的浅表层除铅工艺，该工艺中采用工业硫酸与盐酸的混合溶液进行除铅，除铅时，铅会与硫酸以及盐酸反应，生成硫酸铅与氯化铅，其中由于除铅溶液的温度最低为40度，而氯化铅在溶液40度时的溶解度为1.45g/100g，所以较多的氯化铅会溶解在除铅溶液中，这样会使得除铅溶液中存在氯化铅，导致除铅溶液在除铅之后含有杂质，多次反应之后会导致该除铅工艺中使用到的除铅溶液需要更换并且重新配置，无法循环使用，从而除铅成本高、效率较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种水龙头主体除铅工艺，该除铅工艺在除铅时，生成的产物为硫酸铅的沉淀，而溶液中不会掺杂其他杂质，所以该除铅溶液可以循环使用，不需要多次配制，减少了溶液重新配制时的成本。

本发明的上述第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水龙头主体的除铅工艺，该工艺包括以下步骤：

A、 将工业硫酸与硫酸铜溶液混合，制备成PH<3的除铅溶液；

B、 将除铅溶液加热至50~60摄氏度，将水龙头主体放置在除铅溶液中保温5~10分钟进行初次除铅；

C、 将步骤B中的水龙头主体表面打磨；

D、 然后将步骤C中的水龙头主体再次放入除铅溶液中，并将除铅溶液加热至50~60摄氏度保温10~20分钟进行二次除铅；

E、 将步骤D中的水龙头主体进行打磨。

通过上述技术方案，将工业硫酸与硫酸铜的盐溶液混合，制成酸性的除铅溶液，然后将需要除铅的水龙头主体放入除铅溶液中，通过将除铅溶液加热可以使得溶液的反应速率增加，促进除铅效率，经过试验，当温度在50~60摄氏度之间时，可以起到良好的除铅效果，在反应时，硫酸会与铅反应，同时铸造完毕高温的铜件在空气中表面容易形成氧化铜，所以将水龙头主体浸入除铅溶液中时，水龙头主体表面的氧化铜会和硫酸反应生产硫酸铜，同时铅会分别和硫酸铜以及硫酸发生反应来消耗硫酸铜与硫酸，所以反应中，不会生成其他物质，使得整个除铅溶液在反应中不易被污染。

由于这两种反应最后都会生成硫酸铅的沉淀，而生成的硫酸铅会附着到水龙头主体表面，所以当反应5~10分钟时，硫酸铅会将水龙头主体表面大部分都遮住，使得这两种反应速率减缓，为了增加反应速率，将水龙头主体从除铅溶液中取出，通过打磨处理将水龙头表面的硫酸铅固体打磨下来，通过打磨后水龙头主体就可以继续与除铅溶液进行反应了；之后将水龙头主体再次放入除铅溶液中进行二次除铅，这时由于水龙头主体中铅含量会有所降低，所以反应时速率会有所减缓因此需要适当增加反应时间，通过将溶液加热后把水龙头主体放入除铅溶液中增加到10~20分钟后，就可以使得水龙头主体中的铅含量大大降低，并降低至国家标准值以下，符合安全使用标准，二次除铅之后也需要打磨操作将附着在水龙头主体表面的硫酸铅打磨掉，具体与一次除铅后的打磨操作相似；在整个反应中，由于硫酸铅会将水龙头主体表面遮盖，使得除铅效率减缓，除铅效果变差，因此需要通过将水龙头表面进行打磨后进行二次除铅，就可以快速有效的对水龙头主体进行除铅。

优选的，还包括以下步骤：

a、将步骤C与步骤E中打磨出的粉末收集之后放入乙酸铵溶液中混合，得到沉淀物质铜，并将铜滤除回收后得到乙酸铵混合溶液；

b、将步骤a中得到的乙酸铵混合溶液自然风干，且将风干后的固体产物放入乙醇中得到沉淀物硫酸铅，并将沉淀物硫酸铅过滤出来回收。

通过上述技术方案，在对水龙头主体进行打磨时，因为打磨时难免会打磨到水龙头主体的表面，使得部分铜也被打磨下来，所以打磨下来的粉末为硫酸铅与铜的混合粉末，因此在回收时需要使得粉末中的铜与硫酸铅分开回收，具体操作时将粉末放入乙酸铵溶液中，由于硫酸铅粉末会溶于乙酸铵溶液，而铜不溶与乙酸铵溶液，所以就可以将铜分离出来收集，之后就需要将乙酸铵溶液中的硫酸铅分离出来，将乙酸铵与硫酸铅的混合溶液自然风干后将会形成乙酸铵与硫酸铅的混合粉末，将二者的混合粉末放入乙醇中充分搅拌，之后由于乙酸铵会溶于乙醇而硫酸铅不溶于乙醇，所以硫酸铅粉末将沉淀在乙醇中，之后将硫酸铅固体分离出来就可以的到便于回收的硫酸铅；硫酸铅是蓄电池中的一种物质，可以收集起来用来做蓄电池，具有一定的产业效益，同时铜的粉末可以用来重新铸造水龙头主体。

本发明的第二个目的在于提供一种水龙头主体除铅设备，该除铅设备可以保护除铅溶液不受污染。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水龙头主体除铅设备，包括上述技术方案所述的一种水龙头主体的除铅工艺，还包括除铅槽(1)，步骤A中的除铅溶液放在除铅槽(1)中，在除铅槽(1)上方设置有用于给除铅槽(1)中加工业硫酸的加酸装置。

通过上述技术方案，为了批量化除铅，需要将大量的水龙头主体一起浸入除铅溶液中，因此，设置除铅槽可以将大量的水龙头主体放入除铅槽中，操作简单方便，在对水龙头主体进行除铅时，硫酸消耗较快，硫酸铜因为得到反应产物的补充所以消耗极少，因此，在除铅溶液中定期加入硫酸使得消耗的硫酸被补充就可以使得除铅溶液继续使用，由于硫酸铜溶液具有颜色，所以通过观察除铅液的颜色就可以在溶液多次使用后硫酸铜含量较少、除铅溶液颜色较浅时进行补充硫酸铜；为了使得除铅溶液能正常除铅，需要在除铅溶液中添入新的硫酸，通过设置加酸装置，可以方便在除铅溶液中加入硫酸，这个加酸装置自动化工作，不需要工人实时观察，操作简单工作效率高。

优选的，所述加酸装置包括PH值检测设备、与PH值检测设备信号连通的工业硫酸滴落装置，工业硫酸滴落装置通过接收PH值检测设备的反馈信号来控制工业硫酸滴落。

通过上述技术方案，通过PH值检测设备，实时检测溶液的酸性，当除铅溶液中的酸含量较少不足以使得水龙头主体有效的除铅时，一旦PH值高于3，PH值检测设备将发出信号，信号传递到工业硫酸滴落装置之后，工业硫酸滴落装置将向除铅溶液中加入适量的硫酸，自动化程度高，PH值检测设备实时反馈信号，响应快速，使得除铅溶液中酸的浓度保持在适当的范围内。

优选的，所述工业硫酸滴落装置包括用于容纳工业硫酸的储料罐以及控制储料罐开通的开关阀，所述开关阀与PH值检测设备电信号连通，开关阀通过接收PH值检测设备的反馈信号来控制开闭。

通过上述技术方案，当硫酸含量较低时，PH值检测设备测得PH较高，这时会给开关阀反馈信号，使得储料罐上的开关阀打开，使得硫酸通过开关阀进入除铅溶液中，操作简单方便，工人只要按时在储料罐中加入硫酸即可。

优选的，所述除铅槽通过水泥砌置且在除铅槽表面贴有瓷片。

通过上述技术方案，由于除铅溶液呈酸性，为了防止水泥的除铅槽被腐蚀，同时为了防止除铅溶液被污染，在除铅槽的内壁上贴有瓷片，可以防止除铅溶液与水泥的除铅槽直接接触，保护了除铅槽内的除铅溶液。

本发明的第三个目的是提供一种水龙头主体的加工工艺，该工艺通过硫酸与硫酸铜溶液混合制成除铅溶液，将水龙头主体放入除铅液中进行除铅处理，使得水龙头主体铅含量低于国家规定值。

本发明的上述第三个目的是通过一下技术方案得以实现的：一种水龙头主体的加工工艺，该工艺包括以下步骤：

1)、 将铜合金锭放入熔炉溶解；

2)、 将溶解好的铜合金熔融液注入到用于铸造水龙头主体的模具中，通过模具制造出水龙头主体的毛坯；

3)、 通过数控车床对水龙头主体毛坯间进行精加工；

4)、 将精加工后的水龙头主体通过手工抛光打磨，形成最终产品；

5)、 将抛光打磨后的水龙头主体通过上述技术方案所述的水龙头主体的除铅工艺加工，得到除完铅的水龙头主体；

6)、 将除完铅的水龙头主体表面镀铬。

通过上述技术方案，通过将铜合金锭铸造成水龙头毛坯件，然后又将毛配件进行精加工，使得毛坯件表面光滑，之后将精加工后的水龙头通过除铅工艺，得到含铅量少的水龙头主体，由于将除铅完毕的水龙头主体打磨之后，其表面非常适合镀层附着，水龙头主体表面不需要额外处理就可以进行镀铬操作，所以在水龙头表面镀铬时铬会牢牢附着在水龙头主体表面，镀层不易掉落。

优选的，还包括步骤7）、所述水龙头主体在其内壁均匀涂有特氟龙薄膜。

通过上述技术方案，在水龙头内壁设置特氟龙薄膜时，薄膜会牢牢附着在水龙头主体上，在后期使用时不易脱落，这特氟龙薄膜具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，可起到润滑作用。

优选的，步骤6)中的水龙头主体镀铬之前需要先通过喷砂处理。

通过上述技术方案，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，同时使水龙头主体表面的机械性能得到改善，提高了水龙头主体的抗疲劳性，增加了镀层的附着力，延长了镀层的耐久性，也有利于镀层的流平和装饰。

优选的，步骤7)中所述的特氟龙薄膜厚度为0.5~1mm。

通上述技术方案，当特氟龙薄膜较厚时，会使得薄膜溶液脱落，较薄时不易将整个水龙头主体表面覆盖，通过实际操作与市场反馈，当特氟龙薄膜厚度在0.5~1mm之间时，其附着程度较好，同时也不易脱落。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：通过除铅，使得水龙头主体内的含铅量低于国标数值，同时在水龙头主体内壁设置特氟龙薄膜，使得人们在使用时，水不会与水龙头内壁直接接触，大大降低的水中的铅含量，保证了使用者饮用水安全；同时除铅溶液可以通过加入硫酸重复循环使用，除铅成本较低；而且除铅后的产物硫酸铅可以回收使用，具有一定的产业效益。

附图说明

图1为实施例六中除铅槽的结构示意图。

附图标记：1、除铅槽；2、瓷片；3、PH值检测设备；4、储料罐；5、开关阀；a、信号连接线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1-4均为水龙头主体的除铅工艺实施例。

实施例一;

一种水龙头主体的除铅工艺，该工艺包括以下步骤：

A、 将质量浓度为30%的工业硫酸与质量浓度为20%硫酸铜溶液按1:10混合，制备成PH<3的除铅溶液；

B、 将除铅溶液加热至50摄氏度，将水龙头主体放置在除铅溶液中保温5分钟进行初次除铅；

C、 将步骤B中的水龙头主体表面打磨并将打磨下来的粉末收集在一起，形成粉末一；

D、 然后将步骤C中的水龙头主体再次放入除铅溶液中，并将除铅溶液加热至50摄氏度保温10分钟进行二次除铅；

E、 将步骤D中的水龙头主体进行打磨，并将打磨下来的粉末收集，得到粉末二。

步骤E之后还有步骤a、将粉末一与粉末二混合放入乙酸铵溶液中混合，得到沉淀物质铜，并将铜滤除回收后得到乙酸铵混合溶液；

b、将步骤a中得到的乙酸铵混合溶液自然风干，且将风干后的固体产物放入乙醇中得到沉淀物硫酸铅，并将沉淀物硫酸铅过滤出来回收。

通过步骤a、b可以将铜与硫酸铅分离回收，其中铜可以继续去制造水龙头主体，硫酸铅是蓄电池中的一种物质，可以收集起来用来做蓄电池，而且硫酸铅还可以用作颜料、草酸生产的催化剂，纤维增重剂、涂料、油漆、印刷、分析试剂，具有一定的产业效益。

铅含量检测实验：对初次除铅后的水龙头主体进行铅含量检测；

将水龙头主体在(23±2)℃条件下避光浸泡(24±0.5)h，取出浸泡液于聚氯乙烯塑料瓶中，同一水龙头连续3 天在相同条件下进行浸泡实验，收集此实验中的水龙头浸泡液样品共3 个，这些样品全部用于水龙头浸泡液中重金属Pb析出量的检测；

通过铅含量检测试验对二次除铅后的水龙头主体进行铅含量检测试验：

分别对初次除铅与二次除铅后水龙头主体铅含量的数据对比：

样品1（μg/L）2（μg/L）3（μg/L）平均值(μg/L)初次除铅含量5.86.266二次除铅含量2.11.82.12

经检测初次除铅后水龙图主体的铅含量平均值为6μg/L，目前国内涉及水龙头重金属含量的标准有GB/T 17219—1998《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》、JC/T 1043-2007《水嘴铅析出限量》和HJ/T 411-2007《环境标志产品技术要求水嘴》等标准，其中对水龙头主体与水接触部分的重金属析出量有明确的规定限值，其中铅不能超过5μg/L，因此，初次除铅完毕后未达到要求，因此需要二次除铅。

经检测，二次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为2μg/L，小于国标规定。

温度变化实验：用将质量浓度为35%的工业硫酸与质量浓度为25%硫酸铜溶液按1:10混合，制备成PH<3的除铅溶液，将水龙头主体放入该除铅溶液中加热至不同温度反应10分钟，然后再将除铅完的水龙头主体进行铅含量检测试验，检测结果如下表。

温度40455055606570初次除铅μg/L87.36.45.75.45.35.2二次除铅μg/L5.54.72.22.11.91.91.9

通过上表得知，当温度为50~60摄氏度之间时，除铅效果好，节省成本；当温度小于50设施度时，其除铅效果差，当温度高于60摄氏度时，除铅效果基本不变，温度上升很高才能增加很小的除铅量，因此为了成本考虑，将温度设置在50~60摄氏度之间。

时间变化实验：用将质量浓度为35%的工业硫酸与质量浓度为25%硫酸铜溶液按1:10混合，制备成PH<3的除铅溶液，将水龙头主体放入该除铅溶液中加热至55摄氏度时反应不同时间，然后再将除铅完的水龙头主体进行铅含量检测试验，检测结果如下表。

时间1358101315初次除铅1085.95.85.45.45.3时间581015202325二次除铅6.34.62.121.91.91.9

通过上表得知，当初次除铅时间在5~10分钟时，二次除铅在10~20分钟时，除铅效果可以达到要求同时除铅时间不会太久。

当初次除铅时间小于5分钟时，因除铅而产生的硫酸铅生成量少，覆盖在水龙头主体表面的硫酸铅少，反应还可以继续快速进行，当初次除铅时间大于10分钟之后，由于硫酸铅将水龙头主体表面大部分地区都已经覆盖，所以反应速率极低，因此将初次除铅时间设置在5~10分钟。

当二次除铅时间小于10分钟时，二次除铅后铅的含量较高，除铅效果不是很好，当二次除铅时间大于20分钟时，除铅效果基本上和20分钟之前的几分钟没有差别，因此将二次除铅时间控制在10到20分钟之间就可以达到较好的除铅效果，同时除铅时间也相对较短。

实施例二，一种水龙头主体的除铅工艺，与实施例一的区别为步骤A、B、D：

A、 将质量浓度为35%的工业硫酸与质量浓度为25%硫酸铜溶液按1:10混合，制备成PH<3的除铅溶液；

B、 将除铅溶液加热至60摄氏度，将水龙头主体放置在除铅溶液中保温10分钟进行初次除铅；

D、 然后将步骤C中的水龙头主体再次放入除铅溶液中，并将除铅溶液加热至60摄氏度保温20分钟进行二次除铅；

通过铅含量检测试验对初次除铅与二次除铅的数据进行对比：

样品1（μg/L）2（μg/L）3（μg/L）平均值(μg/L)初次除铅含量5.35.45.55.4二次除铅含量2.01.81.91.9

经检测，初次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为5.4μg/L，大于国标规定，因此需要二次除铅。

经检测，二次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为1.9μg/L，小于国标规定。

实施例三，一种水龙头主体的除铅工艺，与实施例一的区别为步骤A、B、D：

A、 将质量浓度为35%的工业硫酸与质量浓度为25%硫酸铜溶液按1:10混合，制备成PH<3的除铅溶液；

B、 将除铅溶液加热至55摄氏度，将水龙头主体放置在除铅溶液中保温8分钟进行初次除铅；

D、 然后将步骤C中的水龙头主体再次放入除铅溶液中，并将除铅溶液加热至55摄氏度保温15分钟进行二次除铅；

通过铅含量检测试验对初次除铅与二次除铅的数据进行对比：

样品1（μg/L）2（μg/L）3（μg/L）平均值(μg/L)初次除铅含量5.85.75.95.8二次除铅含量2.12.02.22.1

经检测，初次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为5.8μg/L，大于国标规定，因此需要二次除铅。

经检测，二次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为2.1μg/L，小于国标规定。

实施例四，一种水龙头主体的除铅工艺，与实施例一的区别为步骤A、B、D：

A、 将质量浓度为30%的工业硫酸与质量浓度为25%硫酸铜溶液按1:10混合，制备成PH<3的除铅溶液；

B、 将除铅溶液加热至55摄氏度，将水龙头主体放置在除铅溶液中保温10分钟进行初次除铅；

D、 然后将步骤C中的水龙头主体再次放入除铅溶液中，并将除铅溶液加热至55摄氏度保温20分钟进行二次除铅；

通过铅含量检测试验对初次除铅与二次除铅的数据进行对比：

样品1（μg/L）2（μg/L）3（μg/L）平均值(μg/L)初次除铅含量5.65.45.55.5二次除铅含量2.11.82.12

经检测，初次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为5.5μg/L，大于国标规定，因此需要二次除铅。

经检测，二次除铅后水龙头主体的铅含量平均值为2μg/L，小于国标规定。

对铅含量检测实验汇总：

实验一二三四平均值最终含铅量2μg/L1.9μg/L2.1μg/L2μg/L2μg/L

对比例：

选用公告号为CN101555598A的中国专利中说明书记载的除铅方法作为对比例。

效果验证实验：通过用对比文件中的除铅工艺对水龙头主体进行除铅，除铅时，将除铅浓溶液加热至50摄氏度，同时将水龙头放入该除铅浓溶液中保温10分钟，然后将除铅后的水龙头主体的铅含量进行铅含量检测试验：

样品1（μg/L）2（μg/L）3（μg/L）平均值(μg/L)除铅后含量4.34.24.14.2

经检测，铅含量平均值为4.2μg/L，小于国标规定，符合使用标准。

总结：通过对实施例一、二、三、四中水龙头主体铅含量检测试验，总共进行了24次实验，与对比例比较，最终通过表格得出，经过该除铅工艺得到的水龙头主体其含铅量始终保持在国家规定的安全值以下，同时也远远小于对比例中的含铅量，并保持在2μg/L左右，远远低于国家标准，使用时安全性能更佳。

实施例五：一种水龙头主体的加工工艺，该工艺包括以下步骤：

第一步，将铜合金锭放入熔炉溶解；

第二步，将溶解好的铜合金熔融液注入到用于铸造水龙头主体的模具中，通过模具制造出水龙头主体的毛坯；

第三步，通过数控车床对水龙头主体毛坯间进行精加工；

第四步，将精加工后的水龙头主体通过手工抛光打磨，形成最终产品；

第五步，将第四步中的水龙头主体通过上述的实施例一或二或三或四进行除铅；

第六步，将水龙头主体进行喷砂处理，喷砂处理时，将工件放在喷砂台上，对水龙头主体表面进行高速喷砂，将喷砂处理完的水龙头主体表面镀铬，是通过电镀进行镀铬的；

第七步，在表面镀完铬的水龙头主体内壁均匀涂有特氟龙薄膜，特氟龙薄膜其厚度在0.5~1mm之间，涂特氟龙薄膜时，将特氟龙熔融，然后将熔融的特氟龙均匀倒在水龙头主体上，使其将水龙头主体表面完全覆盖。

第八步，组装，压力测试，产品检验，包装，出厂。

除铅完毕后的水龙头主体表面不需要酸洗与碱洗就可以进行镀铬，与传统工艺相比，减缓了镀铬工序，操作过程简单方便；而且在生产过程中用到的除铅溶液只需要定期加入硫酸就可以再次使用，不需要将除铅溶液整体抽掉而重新配制，缩减了工序，节省配制成本。

实施例六：

其中，实施例一或二或三或四中步骤A中的除铅溶液放在除铅槽1中，除铅槽1由水泥砌成，同时在除铅槽1的内壁上均布有瓷片2，防止硫酸将水泥的除铅槽1腐蚀，在除铅槽1上方设置有用于给除铅槽1中加工业硫酸的储料罐4，储料罐4中装有质量浓度为60%的硫酸，同时在储料罐4上设置有开口，开口处设置有用于控制开口开合的开关阀5，开关阀5为电磁阀，开关阀5与PH值检测设备3通过信号线a连通，PH值检测设备3为市面常见的ph值计，当PH值检测设备3发出PH数值较高的信号时，开关阀5将自动打开，这时储料罐4中的硫酸将流入除铅溶液中，当PH值检测设备3检测到除铅溶液中酸的含量足够时，将发出信号到开关阀5，使得开关阀5关闭。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。