用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液

摘要

本发明提供一种用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，主要解决现有清洗液无法彻底清洗不锈钢物体上水垢或清洗时可能造成不锈钢机械中其他材质损坏的问题。该清洗液，包括酸液和钝化剂，酸液的配方按照质量浓度百分比计包括：氨基磺酸1.0-10.0，冰乙酸1.0-8.0，缓蚀剂0.1-1.0，水82.0-97.0，水的温度为10℃～60℃；钝化剂包括氢氧化钠、磷酸三钠和水，按照质量浓度百分比计包括氢氧化钠0.1、磷酸三钠0.05、水99.85。

说明书

技术领域

本发明涉及一种清洗液，具体涉及一种清洗不锈钢机械上所形成水垢的清洗液，主要应用于单晶硅炉、板式散热器等精密机械的水垢清洗。

背景技术

目前，对单晶硅炉等精密机械的水垢清洗均采用单一的清洗液来进行，但由于上述机械结构较为复杂且包含了多种不同材质的零件，这样造成采用单一的清洗液清洗时无法彻底清除水垢，也可能导致部分材质被腐蚀。无法彻底清洗水垢会增加上述机械的使用成本，而腐蚀部分材质时可能产生巨大的安全隐患。

现有文献中公布了部分化学清洗液以及清洗方法，如在《氨基磺酸在化学清洗中的应用》，描述了一般情况下使用氨基磺酸作为化学清洗剂时的清洗机理和溶液浓度及缓蚀剂用量，但并未针对不锈钢机械的溶液浓度及缓蚀剂用量给出具体说明，也难于通过有限次的实验得出该浓度。

《锅炉水垢的化学清洗》阐述了缓蚀剂在化学清洗中的应用，并给出了锅炉的酸洗工艺，对本专利所阐述的技术有一定的指导。但是以上文献并未指出针对单晶硅炉所使用的SUS304不锈钢及橡胶软管、垫圈、玻璃所组成的系统的酸用量和清洗方法。

《船舶板式冷却器及其清洗》指出了SUS304不锈钢在化学清洗的过程中应该注意Cl^-腐蚀，给出了几种在化学清洗中容易出现的金属腐蚀机理，对本专利所阐述的技术有一定指导意义。但是该文献并未给出具体的清洗工艺。参考文献：

1.《氨基磺酸在化学清洗中的应用》，新疆电力，2004年12月，第4期；

2.《锅炉水垢的化学清洗》，杨治力，河南科技，2010，2下；

3.《船舶板式冷却器及其清洗》，候立平，于成安，航海技术，2010年第4期。

发明内容

本发明提供一种用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，主要解决了现有清洗液无法彻底清洗不锈钢物体上水垢或清洗时可能造成不锈钢机械中其他材质损坏的问题。

本发明的具体技术解决方案如下：

用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，包括酸液和钝化剂，所述酸液的配方按照质量浓度百分比计包括：

氨基磺酸          1.0-10.0

冰乙酸            1.0-8.0

缓蚀剂            0.1-1.0

水                82.0-97.0

所述水的温度为10℃～60℃；

上述清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，酸液的较佳配方按照质量浓度百分比计包括：

氨基磺酸         3.0-8.0

冰乙酸           2.0-5.0

缓蚀剂           0.2-0.5

水               87.0-94.0

所述水的较佳温度为30℃～50℃；

上述清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，酸液的最佳配方按照质量浓度百分比计包括：

氨基磺酸         4.0-6.0

冰乙酸           3.0-4.0

缓蚀剂           0.2-0.3

水               90.0-92.0

上述缓蚀剂为氨基磺酸缓蚀剂或Lan-826多用途缓蚀剂。

上述钝化剂包括氢氧化钠、磷酸三钠和水，按照质量浓度百分比计包括氢氧化钠0.1、氢氧化钠0.5、水99.4。

上述的水为自来水、纯净水或者蒸馏水，以纯净水或蒸馏水为佳。

本发明的优点在于：

采用本发明提供的用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，可以快速清洗掉不锈钢机械上的水垢，也可以清洗掉不锈钢机械内部多种不同的材质上形成的水垢且不造成腐蚀和损害；同时，还可以在不锈钢机械内部表面形成保护膜，防止在使用过程中不锈钢机械腐蚀。

具体实施方式

本发明提供该用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液，包括酸液和钝化剂，该酸液为有机复合酸水溶液，包括氨基磺酸、冰乙酸和缓蚀剂，氨基磺酸和水垢主要成分反应机理：

CaCO₃+2NH₂SO₃H＝＝Ca(NH₂SO₃)₂+H₂O+CO₂↑

MgCO₃+2NH₂SO₃H＝＝Mg(NH₂SO₃)₂+H₂O+CO₂↑

Mg(OH)₂+2NH₂SO₃H＝＝Mg(NH₂SO₃)₂+2H₂O

冰乙酸和水垢反应机理：

2CH₃COOH+CaCO₃＝(CH₃COO)₂Ca+CO₂↑+H₂O

2CH₃COOH+Mg(OH)₂＝CH₃COO)₂Mg+2H₂O

2CH₃COOH+MgCO₃＝(CH₃COO)₂Mg+CO₂↑+H₂O

缓蚀剂主要作用是在金属材质表面形成一层保护膜，抑制清洗过程中酸液对金属产生的氢脆现象。

钝化液的目的是在酸洗结束后彻底清除炉内残存的酸，同时在金属表面形成保护膜，防止水中的酸根离子在酸洗后形成的点蚀坑内进一步腐蚀金属。

氨基磺酸为有机强酸，会与水垢产生强烈反应，在清洗过程中主要是与粘接在金属表面的水垢进行反应，同时依靠机械冲刷作用将水垢从金属表面剥离，形成碎片。冰乙酸为弱酸，将配合氨基磺酸与水垢反应。添加冰乙酸的作用就是尽量降低氨基磺酸的使用量，减少对金属的腐蚀。

本发明用于清洗不锈钢机械上水垢的清洗液的酸液实施例1～15如下：

配方     1     2    3    4    5    6    7    8    9    10

氨基磺酸 2.0   1.0  3.0  4.0  5.0  6.0  7.0  8.0  9.0  10.0

冰乙酸   4.0   1.9  5.0  3.0  3.0  6.0  5.3  2.0  1.0  7.0

缓蚀剂   1.0   0.1  0.3  0.2  0.4  0.6  0.7  0.7  0.5  1.0

水       93.0  97.0 91.7 92.8 91.6 87.4 87.0 89.3 89.5 82.0

配方     11    12   13   14   15

氨基磺酸 2.0   8.0  3.0  5.0  5.0

冰乙酸   8.0   4.0  2.0  4.0  3.0

缓蚀剂   1.0   1.0  1.0  1.0  0.4

水       89..0 87.0 94.0 90.0 91.0

钝化液为包括0.1％的氢氧化钠水溶液和0.05％的磷酸三钠水溶液。

氨基磺酸水溶液的质量浓度为1-10％，以3-8％较佳，4-6％最佳；冰乙酸质量浓度为1-8％。以2-5％较佳，3-4％最佳，缓蚀剂的质量浓度选择在0.1-1％，以0.2-0.5％较佳，0.2-0.0％最佳。上述配方的范围以所清洗的对象不同时，可能产生微小的变化，下面以单晶硅炉为例，进行说明：

经过实验发现，在对单晶硅炉的清洗中，当氨基磺酸的浓度大于8％时，与金属产生强烈的反应，对金属的腐蚀速率增加，但是当浓度小于3％时对水垢的反应速率降低，要彻底清洗水垢必须延长清洗时间，从而导致金属的腐蚀增加，效率低下。

冰乙酸的作用主要是辅助氨基磺酸进行清洗，因为冰乙酸为有机弱酸，只和水垢起反应，而不会对单晶炉体产生腐蚀。使用冰乙酸可以减少氨基磺酸的使用量，减少对炉体的腐蚀。

缓蚀剂在整个清洗过程中在材料表面形成一层极薄的保护膜，防止金属腐蚀。经过实验证实如果缓蚀剂的浓度大于1％，则由于浓度过高不仅不能起到缓蚀作用反而增加金属腐蚀量。但是如果缓蚀剂的浓度低于0.3％则不能在金属表面形成保护膜，造成点蚀坑，导致坑内腐蚀加速，严重时造成穿孔。

选定该浓度是因为经过实验发现，酸洗过后，金属狭缝内残存的酸量很少，因此仅需小浓度的碱液中和即可。另外高浓度的碱液会对橡胶制品及玻璃产生损伤，所以宜用低浓度碱液进行钝化。

实际清洗中，如结垢厚度小于1mm，氨基磺酸水溶液的浓度采用3％浓度，超过1mm采用5％浓度，超过2mm采用7％浓度；冰乙酸浓度范围为2-5％，水垢厚度小于1mm采用5％浓度，超过1mm，采用3-4％浓度，超过2mm采用2％浓度。缓蚀剂水溶液的浓度范围为0.3-1％，根据使用的氨基磺酸水溶液的浓度确定缓蚀剂浓度；经过实验验证，当氨基磺酸水溶液的浓度为3％时，缓蚀剂浓度为0.3％，酸浓度为5％时缓蚀剂浓度为0.4％，酸浓度为7％时缓蚀剂浓度为0.7％；清洗时清洗液的温度控制在50℃以下。根据结垢情况具体确定温度。如结垢小于1mm，温度控制在30℃，大于1mm控制在40℃，大于2mm控制在45℃。

下面以单晶硅炉炉内水垢厚度的不同，在实施例1～15种选取实施例3、实施例5、实施例8进行说明：

实施例3

针对1mm结垢的清洗液配比：3％氨基磺酸水溶液、5％冰乙酸水溶液，0.3％氨基磺酸专用缓蚀剂水溶液、均由纯净水配制。清洗液温度控制在30℃；配置完成后对结垢1mm的不锈钢机械进行循环清洗，清洗1h后，加入钝化剂进行循环清洗，清洗20min后清洗完成。

上述不锈钢机械的1mm水垢被完全清洗，且在不锈钢机械被清洗表面上形成保护膜。

实施例5

针对1.5mm结垢的清洗液配比：5％氨基磺酸水溶液、3％冰乙酸水溶液，0.4％氨基磺酸专用缓蚀剂水溶液、均由纯净水配制。清洗液温度控制在40℃。配置完成后对结垢1.5mm的不锈钢机械进行循环清洗，清洗1.5h后，加入钝化剂进行循环清洗，清洗30min后清洗完成。

上述不锈钢机械的1mm水垢被完全清洗，且在不锈钢机械被清洗表面上形成保护膜。

实施例8

针对2.8mm结垢的清洗液配比：8％氨基磺酸水溶液、2％冰乙酸水溶液。0.7％氨基磺酸专用缓蚀剂水溶液，均由纯净水配制。清洗液温度控制在45℃。配置完成后对结垢2.8mm的不锈钢机械进行循环清洗，清洗2h后，加入钝化剂进行循环清洗，清洗40min后清洗完成。