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。