酸洗除銹工藝的試驗研究

2002年8月表面技術(shù)第31卷第4期酸洗除銹工藝的試驗研究張圣麟河南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院河南新鄉453002)[摘要]討論了硫酸和鹽酸的除銹性能并提岀了相應的除銹工藝參數。[關(guān)鍵詞]硫酸;鹽酸;除銹[中圖分類(lèi)號Q639[文獻標識碼][文章編號]00-3660004-0035-02Experimental Study on Acid Rust Removalling TechnicsZHANG Sheng-linChemistry Environmental Science College Henan Techers University Xinxiang 453002 China)Abstract] The article has discussed the rust removalling performance of sulfuric and hydrochloricacid and has put forward relevant parameters of the rust removalling technicsL Keywords Sulfuric acid Hydrochloric acid Rust removalling0引言Fe, 03+3H, SOa= Fe( SO4 )+3H,0FeO+ H,sOa= FeSOa +H,O(3)鋼鐵在軋制、淬火,退火等熱處理或其它熱加工Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑(4)后其表面往往會(huì )生成一層氧化皮鋼鐵在大氣中放置反應(4)產(chǎn)生氫氣當氫分子從金屬表面析出時(shí)定時(shí)期也會(huì )形成一層氧化膜或在水及腐蝕性介質(zhì)的形成一定的壓力使氧化物、銹蝕層從基體上剝離從作用下形成鐵銹。這些氧化皮和鐵銹主要是鐵的氧化而達到清洗的目的反應(1)(2進(jìn)行遲緩,氫可以把物re3O、Fe2O3、FeO等。若不除去這些氧化皮和鐵Fe3O、Fe2O3還原成FeO加快除銹清洗速度。銹就無(wú)法進(jìn)行電鍍、磷化、噴塱等各種涂裝處理工藝。當使用鹽酸除銹時(shí)也會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似的化學(xué)反應相根據銹蝕和氧化皮的情況及性質(zhì)的不同可采取不應地生成FeCl2、FeCl等鹽類(lèi)和水。同的除銹方法。除銹的方法主要分為兩大類(lèi),即物理方法和化學(xué)方法。物理方法主要有人工除銹和機械除1實(shí)驗銹(如噴砂、噴丸、拋光等)化學(xué)除銹一般是采用酸洗的方法在實(shí)際應用中通常根據工件的表面銹蝕狀文中主要討論了以硫酸、鹽酸為主的酸洗液浸洗況及不同的后處理工藝選擇不同的除銹方法中以除銹工藝條件。酸洗除銹清洗最為常用,即將帶有氧化皮或鐵銹的鋼(1)實(shí)驗采用普通冷軋鋼板試片0.4dm2,經(jīng)脫鐵工件在酸洗液中漫蝕,以去除鋼鐵表面的氧化物或脂、人工制銹處理、烘干。放入酸洗液中在不同的試銹蝕層?？捎糜谒嵯闯P清洗的無(wú)機酸和有機酸很驗條件下進(jìn)行浸蝕然后水洗、烘干分析影響酸洗除多硫酸與鹽酸是兩種常用的酸洗液。銹工藝的因素。在鋼鐵表面氧化物與酸溶液作用的同時(shí)酸溶液也透過(guò)氧化層與基體鐵發(fā)生化學(xué)反應,如用硫酸處理不同中國煤化工子制備好的試片經(jīng)放入將產(chǎn)生下列化學(xué)反應1啊HCNMHG內漫蝕分析酸洗液中Fe3 O4+4H2 SO4 FeSO4 Fe(SO4 )+4H,0 (1)[收稿日期p00202-2[作者簡(jiǎn)介脹圣麟1960-)男河南新鄉人高級工程師主要從事表面工程方面研究Aug.2002SURFACE TECHNOLOGYVol 31 NO 4鐵含量觀(guān)察溶液顏色的變化判斷酸洗液旳除銹凊洗溶解能力顯著(zhù)降低。力。實(shí)驗結果見(jiàn)圖1~圖3。圖2表示酸洗所需時(shí)間與溫度的關(guān)系對酸洗液來(lái)講提高溫度可以縮短酸洗時(shí)間但因鹽酸是一種揮E 80]1 HSO. 20發(fā)性酸當其濃度為10%溫度超過(guò)25℃時(shí)揮發(fā)性顯著(zhù)增加給操作環(huán)境帶來(lái)十分嚴重的酸霧。故鹽酸除索燃銹清洗處理應在常溫下進(jìn)行,使用濃度應為10%20℃20%硫酸對氧化皮、鐵銹反應的速度較漫饅加熱可以提高除銹清洗速度但溫度不宜過(guò)高否則容易腐蝕鋼203040鐵基體并引起氫脆,般加熱50~70℃C為宜。酸洗液濃度(%圖3表明隨著(zhù)酸洗時(shí)間延長(cháng)酸洗液中Fe2+的濃圖1酸洗液濃度與酸洗時(shí)間的關(guān)系度增加酸洗液的顏色逐漸呈綠色。隨著(zhù)鐵鹽含量的增加會(huì )顯著(zhù)降低酸洗液的除銹清洗能力。當Fe2的濃度達到極限含量時(shí)就應當更換酸洗液。HS020%綜上所述硫酸和鹽酸的清洗工藝條件及清洗性能見(jiàn)表1、表2。表1硫酸、鹽酸清激浸洗件酸洗溫度/酸洗時(shí)間」酸種濃度%)極限含量硫酸15-2550~7030~50酸洗液溫度/℃鹽酸10~20100~120室溫圖2酸洗液溫度與酸洗時(shí)間的關(guān)系表2硫酸、鹽酸清漲浸洗勝能的比較低溫高溫e2+的鐵鹽溶酸種H,SO,酸浸酸浸影響解度析力回酸低溫脫氧化溫度在50-F增加減小大皮能力70℃為宜少鋼材腐蝕隨溫度升高30691z0酸洗液中Fe的濃度酸皮能力強提高但產(chǎn)大銅材蝕大小圖3酸洗液中Fe2的濃度與酸洗時(shí)間的關(guān)系生酸霧3注意事項2討論及結果酸洗是除銹清洗的一種主要工藝方法。但是鋼鐵圖1系試片在20℃時(shí)的試驗數據圖中數據表表面產(chǎn)生的原子氧邦易形成氨脆”酸洗時(shí)必須引起明鹽酸對氧化皮和鐵銹有較強溶解力因此除銹速注意中國煤化工度快酸洗所需時(shí)間短流酸濃度在10%~25%時(shí)反CNMHG忝加劑,它的主要作用應時(shí)間最短低于或高于這個(gè)濃度所需反應時(shí)間就變是在酸液溶解氧化皮、鐵銹的同時(shí)防止和減緩酸與基長(cháng)這是因為較濃的硫酸有強氧化性對氧化皮、鐵銹體金屬作用以防止形成氫脆"發(fā)生。但許多緩蝕劑的溶解能力極弱甚至不溶極濃的硫酸可使鋼鐵表面往往以薄膜形式吸附于金屬表面或在金屬表面形成保形成不溶性氧化層而鈍化2當濃度超過(guò)40%時(shí)其(下轉第39頁(yè))2002年8月表面技術(shù)第31卷第4期合力試驗中鍍層無(wú)脫落。經(jīng)真空熱處理后的鍍層與基體結合力好主要是因為真空熱處理后簸層與基體形成一擴散層此時(shí)鍍層與基體的熱膨脹系數趨于一致,鍍層與基體結合緊密有利于形成金屬鍵使鍍層的結合力顯著(zhù)提高。3結論圖4無(wú)添加劑A時(shí)得到的鍍層SEM照片1)鈦基體預處理和鍍后熱處理是保證鍍層和基體結合力良好的關(guān)鍵。(2)鈦基鍍鉑工藝條件如下:10g/LPK(NH2)(NO2)2H2(以鉑計)80g1LNH2OSO2H8g/添加劑A溫度80℃lH<2。3)本試驗得到的鉑鍍層細致光亮厚度可達2圖5添加劑A10g/L時(shí)得到的鍍層SEM照片在其他條件相同下無(wú)添加劑A時(shí)得到的鍍層電[參考文獻鏡掃描照片見(jiàn)圖4添加劑A含量10g/L時(shí)得到的鍍層電鏡掃描照片見(jiàn)圖5從圖中可以看出有添加劑A時(shí)[1]辛湘杰薜峻峰董敏鐵的腐蝕防護及工程應用M]安得到的鍍層結晶顆粒更細小。這主要是因為A物質(zhì)徽安徽科技出版社,J988[2]曾華梁.電鍍工藝手班M]北京機械工業(yè)出版社,989能有效提高陰極極化強度從而細化鍍層結晶顆粒[3]張允誠胡如南向榮電鍍手M]北京國防工業(yè)出版2.4其它因素對鍍層的影響社,997鍍液溫度不能低于80℃低溫鍍液得到的鍍層發(fā)[4]津留壽昭P鍍液及電鍍流P]特開(kāi)平4-325951991灰甚至發(fā)黑。p值不能高于2。鉑鍍層需經(jīng)熱處理未經(jīng)熱處理的鉑鍍層在結合力試驗中鍍層易脫落,[5] Leason w, Pletoher D, A M smith. Studies of platinum electro而經(jīng)真空400℃下處理3h的鉑鍍層結合力良好在結plating baths[ J ]. Journal of applied electrochemistry 1998, 2818~26(上接第36頁(yè))圖4的結果表明在添加緩蝕劑后改善了酸洗液護性薄膜酸洗后必須進(jìn)行清洗,否則將影響后處理。的除銹清洗性能能酸洗液與裸露金屬表面腐蝕放大圖4表明了在添加緩蝕劑選用六甲次基四胺)氫出的H,大大減少過(guò)腐蝕大大減輕可避免氫脆"現氣發(fā)生量的變化情況象發(fā)生而且試片表面光潔無(wú)殘渣。緩蝕劑在酸洗除銹工藝中起著(zhù)非常重要的作用如何提高緩蝕劑的緩蝕效率還需作進(jìn)一步的研究。目3[參考文獻[1]王中國煤化工第1冊ⅠM]北京北學(xué)CNMHG浸漬時(shí)間[2]曹錫章等編.無(wú)機化學(xué)(下冊M]北京滈等教育岀版社J994.B——20%硫酸添加緩蝕劑圖4添加緩蝕劑后氬氣發(fā)生量的變化