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(xiāng)453002)[摘要]討論了硫酸和鹽酸的除銹性能并提岀了相應(yīng)的除銹工藝參數(shù)。[關(guān)鍵詞]硫酸;鹽酸;除銹[中圖分類號Q639[文獻標(biāo)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)后其表面往往會生成一層氧化皮鋼鐵在大氣中放置反應(yīng)(4)產(chǎn)生氫氣當(dāng)氫分子從金屬表面析出時定時期也會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(yīng)(1)(2進行遲緩,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。銹就無法進行電鍍、磷化、噴塱等各種涂裝處理工藝。當(dāng)使用鹽酸除銹時也會產(chǎn)生類似的化學(xué)反應(yīng)相根據(jù)銹蝕和氧化皮的情況及性質(zhì)的不同可采取不應(yīng)地生成FeCl2、FeCl等鹽類和水。同的除銹方法。除銹的方法主要分為兩大類,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際應(yīng)用中通常根據(jù)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。可用于酸洗除銹清洗的無機酸和有機酸很驗條件下進行浸蝕然后水洗、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酸溶液也透過氧化層與基體鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng),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(yīng)1啊HCNMHG內(nèi)漫蝕分析酸洗液中Fe3 O4+4H2 SO4 FeSO4 Fe(SO4 )+4H,0 (1)[收稿日期p00202-2[作者簡介脹圣麟1960-)男河南新鄉(xiāng)人高級工程師主要從事表面工程方面研究Aug.2002SURFACE TECHNOLOGYVol 31 NO 4鐵含量觀察溶液顏色的變化判斷酸洗液旳除銹凊洗溶解能力顯著降低。力。實驗結(jié)果見圖1~圖3。圖2表示酸洗所需時間與溫度的關(guān)系對酸洗液來講提高溫度可以縮短酸洗時間但因鹽酸是一種揮E 80]1 HSO. 20發(fā)性酸當(dāng)其濃度為10%溫度超過25℃時揮發(fā)性顯著增加給操作環(huán)境帶來十分嚴(yán)重的酸霧。故鹽酸除索燃銹清洗處理應(yīng)在常溫下進行,使用濃度應(yīng)為10%20℃20%硫酸對氧化皮、鐵銹反應(yīng)的速度較漫饅加熱可以提高除銹清洗速度但溫度不宜過高否則容易腐蝕鋼203040鐵基體并引起氫脆,般加熱50~70℃C為宜。酸洗液濃度(%圖3表明隨著酸洗時間延長酸洗液中Fe2+的濃圖1酸洗液濃度與酸洗時間的關(guān)系度增加酸洗液的顏色逐漸呈綠色。隨著鐵鹽含量的增加會顯著降低酸洗液的除銹清洗能力。當(dāng)Fe2的濃度達到極限含量時就應(yīng)當(dāng)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表1、表2。表1硫酸、鹽酸清激浸洗件酸洗溫度/酸洗時間」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的濃度與酸洗時間的關(guān)系生酸霧3注意事項2討論及結(jié)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℃時的試驗數(shù)據(jù)圖中數(shù)據(jù)表表面產(chǎn)生的原子氧邦易形成氨脆”酸洗時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間短流酸濃度在10%~25%時反CNMHG忝加劑,它的主要作用應(yīng)時間最短低于或高于這個濃度所需反應(yīng)時間就變是在酸液溶解氧化皮、鐵銹的同時防止和減緩酸與基長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(dāng)濃度超過40%時其(下轉(zhuǎn)第39頁)2002年8月表面技術(shù)第31卷第4期合力試驗中鍍層無脫落。經(jīng)真空熱處理后的鍍層與基體結(jié)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鍍層與基體的熱膨脹系數(shù)趨于一致,鍍層與基體結(jié)合緊密有利于形成金屬鍵使鍍層的結(jié)合力顯著提高。3結(jié)論圖4無添加劑A時得到的鍍層SEM照片1)鈦基體預(yù)處理和鍍后熱處理是保證鍍層和基體結(jié)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(xì)致光亮厚度可達2圖5添加劑A10g/L時得到的鍍層SEM照片在其他條件相同下無添加劑A時得到的鍍層電[參考文獻鏡掃描照片見圖4添加劑A含量10g/L時得到的鍍層電鏡掃描照片見圖5從圖中可以看出有添加劑A時[1]辛湘杰薜峻峰董敏鐵的腐蝕防護及工程應(yīng)用M]安得到的鍍層結(jié)晶顆粒更細(xì)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(xì)化鍍層結(jié)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(jié)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(jié)合力良好在結(jié)plating baths[ J ]. Journal of applied electrochemistry 1998, 2818~26(上接第36頁)圖4的結(jié)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,大大減少過腐蝕大大減輕可避免氫脆"現(xiàn)氣發(fā)生量的變化情況象發(fā)生而且試片表面光潔無殘渣。緩蝕劑在酸洗除銹工藝中起著非常重要的作用如何提高緩蝕劑的緩蝕效率還需作進一步的研究。目3[參考文獻[1]王中國煤化工第1冊ⅠM]北京北學(xué)CNMHG浸漬時間[2]曹錫章等編.無機化學(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