酸洗除锈工艺的试验研究

2002年8月表面技术第31卷第4期酸洗除锈工艺的试验研究张圣麟河南师范大学化学与环境科学学院河南新乡453002)[摘要]讨论了硫酸和盐酸的除锈性能并提岀了相应的除锈工艺参数。[关键词]硫酸;盐酸;除锈[中图分类号Q639[文献标识码][文章编号]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)钢铁在轧制、淬火,退火等热处理或其它热加工Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑(4)后其表面往往会生成一层氧化皮钢铁在大气中放置反应(4)产生氢气当氢分子从金属表面析出时定时期也会形成一层氧化膜或在水及腐蚀性介质的形成一定的压力使氧化物、锈蚀层从基体上剥离从作用下形成铁锈。这些氧化皮和铁锈主要是铁的氧化而达到清洗的目的反应(1)(2进行迟缓,氢可以把物re3O、Fe2O3、FeO等。若不除去这些氧化皮和铁Fe3O、Fe2O3还原成FeO加快除锈清洗速度。锈就无法进行电镀、磷化、喷塱等各种涂裝处理工艺。当使用盐酸除锈时也会产生类似的化学反应相根据锈蚀和氧化皮的情况及性质的不同可采取不应地生成FeCl2、FeCl等盐类和水。同的除锈方法。除锈的方法主要分为两大类,即物理方法和化学方法。物理方法主要有人工除锈和机械除1实验锈(如喷砂、喷丸、拋光等)化学除锈一般是采用酸洗的方法在实际应用中通常根据工件的表面锈蚀状文中主要讨论了以硫酸、盐酸为主的酸洗液浸洗况及不同的后处理工艺选择不同的除锈方法中以除锈工艺条件。酸洗除锈清洗最为常用,即将带有氧化皮或铁锈的钢(1)实验采用普通冷轧钢板试片0.4dm2,经脱铁工件在酸洗液中漫蚀,以去除钢铁表面的氧化物或脂、人工制锈处理、烘干。放入酸洗液中在不同的试锈蚀层。可用于酸洗除锈清洗的无机酸和有机酸很验条件下进行浸蚀然后水洗、烘干分析影响酸洗除多硫酸与盐酸是两种常用的酸洗液。锈工艺的因素。在钢铁表面氧化物与酸溶液作用的同时酸溶液也透过氧化层与基体铁发生化学反应,如用硫酸处理不同中国煤化工子制备好的试片经放入将产生下列化学反应1啊HCNMHG内漫蚀分析酸洗液中Fe3 O4+4H2 SO4 FeSO4 Fe(SO4 )+4H,0 (1)[收稿日期p00202-2[作者简介胀圣麟1960-)男河南新乡人高级工程师主要从事表面工程方面研究Aug.2002SURFACE TECHNOLOGYVol 31 NO 4铁含量观察溶液颜色的变化判断酸洗液旳除锈凊洗溶解能力显著降低。力。实验结果见图1~图3。图2表示酸洗所需时间与温度的关系对酸洗液来讲提高温度可以缩短酸洗时间但因盐酸是一种挥E 80]1 HSO. 20发性酸当其浓度为10%温度超过25℃时挥发性显著增加給操作环境带来十分严重的酸雾。故盐酸除索燃锈清洗处理应在常温下进行,使用浓度应为10%20℃20%硫酸对氧化皮、铁锈反应的速度较漫馒加热可以提高除锈清洗速度但温度不宜过高否则容易腐蚀钢203040铁基体并引起氢脆,般加热50~70℃C为宜。酸洗液浓度(%图3表明随着酸洗时间延长酸洗液中Fe2+的浓图1酸洗液浓度与酸洗时间的关系度增加酸洗液的颜色逐渐呈绿色。随着铁盐含量的增加会显著降低酸洗液的除锈清洗能力。当Fe2的浓度达到极限含量时就应当更换酸洗液。HS020%综上所述硫酸和盐酸的清洗工艺条件及清洗性能见表1、表2。表1硫酸、盐酸清激浸洗件酸洗温度/酸洗时间」酸种浓度%)极限含量硫酸15-2550~7030~50酸洗液温度/℃盐酸10~20100~120室温图2酸洗液温度与酸洗时间的关系表2硫酸、盐酸清涨浸洗胜能的比较低温高温e2+的铁盐溶酸种H,SO,酸浸酸浸影响解度析力回酸低温脱氧化温度在50-F增加减小大皮能力70℃为宜少钢材腐蚀随温度升高30691z0酸洗液中Fe的浓度酸皮能力强提高但产大铜材蚀大小图3酸洗液中Fe2的浓度与酸洗时间的关系生酸雾3注意事项2讨论及结果酸洗是除锈清洗的一种主要工艺方法。但是钢铁图1系试片在20℃时的试验数据图中数据表表面产生的原子氧邦易形成氨脆”酸洗时必须引起明盐酸对氧化皮和铁锈有较强溶解力因此除锈速注意中国煤化工度快酸洗所需时间短流酸浓度在10%~25%时反CNMHG忝加剂,它的主要作用应时间最短低于或高于这个浓度所需反应时间就变是在酸液溶解氧化皮、铁锈的同时防止和减缓酸与基长这是因为较浓的硫酸有强氧化性对氧化皮、铁锈体金属作用以防止形成氢脆"发生。但许多缓蚀剂的溶解能力极弱甚至不溶极浓的硫酸可使钢铁表面往往以薄膜形式吸附于金属表面或在金属表面形成保形成不溶性氧化层而钝化2当浓度超过40%时其(下转第39页)2002年8月表面技术第31卷第4期合力试验中镀层无脱落。经真空热处理后的镀层与基体结合力好主要是因为真空热处理后簸层与基体形成一扩散层此时镀层与基体的热膨胀系数趋于一致,镀层与基体结合紧密有利于形成金属键使镀层的结合力显著提高。3结论图4无添加剂A时得到的镀层SEM照片1)钛基体预处理和镀后热处理是保证镀层和基体结合力良好的关键。(2)钛基镀铂工艺条件如下:10g/LPK(NH2)(NO2)2H2(以铂计)80g1LNH2OSO2H8g/添加剂A温度80℃lH<2。3)本试验得到的铂镀层细致光亮厚度可达2图5添加剂A10g/L时得到的镀层SEM照片在其他条件相同下无添加剂A时得到的镀层电[参考文献镜扫描照片见图4添加剂A含量10g/L时得到的镀层电镜扫描照片见图5从图中可以看出有添加剂A时[1]辛湘杰薜峻峰董敏铁的腐蚀防护及工程应用M]安得到的镀层结晶颗粒更细小。这主要是因为A物质徽安徽科技出版社,J988[2]曾华梁.电镀工艺手班M]北京机械工业出版社,989能有效提高阴极极化强度从而细化镀层结晶颗粒[3]张允诚胡如南向荣电镀手M]北京国防工业出版2.4其它因素对镀层的影响社,997镀液温度不能低于80℃低温镀液得到的镀层发[4]津留寿昭P镀液及电镀流P]特开平4-325951991灰甚至发黑。p值不能高于2。铂镀层需经热处理未经热处理的铂镀层在结合力试验中镀层易脱落,[5] Leason w, Pletoher D, A M smith. Studies of platinum electro而经真空400℃下处理3h的铂镀层结合力良好在结plating baths[ J ]. Journal of applied electrochemistry 1998, 2818~26(上接第36页)图4的结果表明在添加缓蚀剂后改善了酸洗液护性薄膜酸洗后必须进行清洗,否则将影响后处理。的除锈清洗性能能酸洗液与裸露金属表面腐蚀放大图4表明了在添加缓蚀剂选用六甲次基四胺)氢出的H,大大减少过腐蚀大大减轻可避免氢脆"现气发生量的变化情况象发生而且试片表面光洁无残渣。缓蚀剂在酸洗除锈工艺中起着非常重要的作用如何提高缓蚀剂的缓蚀效率还需作进一步的研究。目3[参考文献[1]王中国煤化工第1册ⅠM]北京北学CNMHG浸渍时间[2]曹锡章等编.无机化学(下册M]北京滈等教育岀版社J994.B——20%硫酸添加缓蚀剂图4添加缓蚀剂后氩气发生量的变化