除厚膜氧化皮酸洗工藝的研究
張平張鴻冉鴻武張焰汪靈
中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所,重慶4儀K)39)
摘要:為了解決生產(chǎn)中厚膜氧化皮清洗困難和酸洗液大童排放等問(wèn)題,進(jìn)行了酸洗工藝的研究。采用多種添加劑的協(xié)同作用,控制酸洗中產(chǎn)生的Fez十,達(dá)到了加快除厚膜氧化皮和減少環(huán)境污染的目的,滿(mǎn)足了生產(chǎn)的質(zhì)童要求,提高了生產(chǎn)效率。
關(guān)翅詞:酸洗;氧化皮;添加劑
0引言
鋼鐵件在軋制、鍛造、焊接和熱處理等高溫條件下會(huì)形成厚膜氧化皮。用一般酸洗除銹方法極難除去,迫切需要提高除厚膜氧化皮的酸洗效率。重慶山川精密焊管有限責(zé)任公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)鋼質(zhì)焊管的軍工企業(yè)。焊管生產(chǎn)中產(chǎn)生較厚的氧化皮,采用傳統(tǒng)的硫酸加熱酸洗,溶液穩(wěn)定性差,壽命短。新配酸洗液使用2一3天后,酸洗時(shí)間就長(zhǎng)達(dá)Zh以上,并造成部分基體金屬腐蝕。酸洗槽頻繁更新,廢液大量排放,造成環(huán)境嚴(yán)重污染和治理費(fèi)用大幅增加。我們受該企業(yè)的委托,對(duì)酸洗工藝進(jìn)行了研究。
1技術(shù)分析
1.1貧鉆皮結(jié)構(gòu)
鋼鐵件表面的氧化皮,如果在80℃以上空氣中氧化形成的,則最里層為黑色Feo,中間為F幾04,最外層為FeZO3。如果在60℃以下空氣中氧化形成,則基本上由Feso4和FeZ仇所組成。Feo易溶于酸,F(xiàn)e304和殘。,層較為致密,難溶于酸。
1.2酸洗機(jī)理
鋼鐵氧化皮主要通過(guò)溶解、機(jī)械剝離、還原作用而被清除。
1.2.1溶解
氧化皮與酸反應(yīng)而被溶解。
1.2.2機(jī)械剝離
酸可以通過(guò)疏松、多孔的氧化皮滲透到內(nèi)部與基體鐵作用產(chǎn)生氫氣,氫氣對(duì)氧化皮起到?jīng)_裂和剝落等機(jī)械作用,提高了酸洗的效率。升高溫度,將會(huì)有助于氫氣加速逸出,有利于加速除氧化皮川。
1.2.3還原
酸洗反應(yīng)生成的新生態(tài)原子氫使三價(jià)鐵氧化物還原成易與酸作用的亞鐵氧化物,然后與酸作用而被去除。
1.3常用酸洗液
1.3.1鹽酸
鹽酸除氧化皮速率快,化學(xué)溶解速率高,工件表面質(zhì)量好。低溫除氧化皮速率大于硫酸,但機(jī)械剝離能力差,生產(chǎn)環(huán)境惡劣。鹽酸揮發(fā)性強(qiáng),刺激性大,不適于加溫使用。鹽酸酸洗容易引起過(guò)腐蝕。
1.3.2硫酸
硫酸機(jī)械剝離能力強(qiáng),加溫使用揮發(fā)小,除氧化皮能力提高。一般加溫到至5一65℃使用,不宜超過(guò)75℃。溫度過(guò)高容易造成過(guò)腐蝕。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%以上的濃硫酸,由于其氧化性使鋼鐵表面“鈍化”。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ro%和40%的硫酸對(duì)鑄鐵浸蝕性最大,對(duì)基體腐蝕。金屬用硫酸酸洗易發(fā)生氫脆,酸洗后應(yīng)用熱水清洗去除吸附氫。
1.3.3硝酸
硝酸是強(qiáng)氧化性酸,是金屬拋光中常用的酸。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%一95%的硝酸會(huì)在鐵表面生成氧化亞鐵膜而耐蝕。稀硝酸腐蝕鋼鐵能產(chǎn)生有毒的氮氧化物氣體。單獨(dú)用硝酸除氧化皮速率慢,金屬基體易受腐蝕,且硝酸價(jià)格較高,故一般常與其它酸混合使用。
1.3.4
硝酸常溫時(shí)揮發(fā)性大,一般不加溫使用。其它酸
其它酸有磷酸、氫氟酸、氨磺酸、鉻酸閉等,酸洗時(shí)一般不常用,除非有特殊用途。如用磷酸酸洗可提高金屬酸洗后的耐蝕性;氫氟酸對(duì)硅氧化物溶解力強(qiáng),也常清洗銅鋼混合件;氨磺酸常用于不銹鋼的酸洗;鉻酸呈強(qiáng)氧化性,對(duì)金屬有鈍化作用。
1.4酸洗工藝的選擇
鋼鐵件在高溫?zé)g形成的氧化皮用一般酸洗除銹的方法根本不起作用,常溫使用效果也不佳,故常常加溫使用。因此在常溫酸洗中效果較好的鹽酸、硝酸、氫氟酸由于揮發(fā)性大,不能使用。只能用無(wú)揮發(fā)性的硫酸作為酸洗液的主要成分。由于Cl一能快速溶解氧化皮,故加人少量氯化鈉。