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(一)銅及銅合金酸洗除銹的基本原理
銅及其合金在加工成型的過程中，表面通常都有氧化膜生成，在除油后應進行除銹。特別是用于著色或要求光亮裝飾的工件，更應進行裝飾前的酸洗。銅及其合金工件酸洗液成分主要是濃硝酸、濃硫酸和鹽酸。浸蝕產生的化學反應如下：
CuO+2HNO3 → +Cu(N03)2+H20
CuO+H2S04 → +CuS04+HaO
CuO+2HCl→ CuCl2+H2O
酸與氧化銅的反應比較平靜，當氧化膜完全溶解后，銅便與酸接觸反應(很激烈)。這種反應是銅與具有氧化性的酸進行反應，而散發(fā)出來的不是氫氣而是氮和硫的氧化物，具有很大的刺激性，反應式如下：
cu+4HN03→Cu(N03)2+2H20+2NO2↑
Cu+2HzS04→CuS04+2H20+SOz ↑
銅及其合金在酸洗浸蝕前應先除油，否則浸蝕后的零件表面有斑紋，表面有黑色氧化亞銅的工件在浸蝕前應先用l0％(質量分數(shù))的硫酸進行預浸蝕，然后再進行光亮浸蝕。
(二)銅及其合金浸蝕溶液的配方及工藝條件
銅合金的各種組分在不同的酸液中其溶解速度不同，要根據(jù)合金成分正確選擇酸洗液中各種酸的比例。硝酸對銅的溶解速度較大。而鹽酸則對鋅、錫等元素的溶解速度較大。例如，對于黃銅材料，當硫酸和鹽酸的濃度一定時，其中銅的溶解速度與硝酸的濃度成正比，而鋅韻溶解速度基本不變。而當硝酸與硫酸的濃度一定時，鋅的溶解速度隨著鹽酸濃度的增加而增加，銅的溶解速度隨著鹽酸濃度的增加略有下降。銅和鋅也可以溶解于硫酸，但溶解速度比在硝酸或鹽酸中小。加進硫酸是為了延長酸洗液的使用壽命。當將黃銅酸洗時，所用混合酸中各種酸的濃度應該能使銅和鋅的溶解速度比例符合它們在合金中含量的比例。
銅及其合金的預浸蝕溶液配方及工藝條件見表2—28，光亮酸洗液配方及工藝條件見表2-29。
表2-28銅及銅合金預浸蝕溶液配方及工藝條件
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配方組分及工藝條件 |
預浸蝕 | |||||||
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 | |
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硫酸(H2S04)／(g／L) 鹽酸(HCI)／(g／L) 硝酸(HN03)／(g／L) 硫酸鐵[Fe2(S04)33／(g／L) 重鉻酸鈉(Na2Crz07)／(g／L) 氫氟酸(HF)／(g／L) 氯化鈉(NaCD／(g／L) 溫度／℃ 時間／s |
500mL／L 微量 200～250mL／L 20～30 3～5 |
150～ 250 100～360 40～60 |
室溫 |
100 100 40～50 |
150～ 200 100～200 15～30 室溫 |
200～ 300 80～100 |
600～ 1000 80～100 |
750 100 20 室溫 |
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適用范圍 |
一般錒及其合金零件 |
薄壁銅材 |
鈹青銅 |
銅鑄件 | ||||
表2-29銅及銅合金光亮酸洗除銹溶液配方及工藝條件
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配方組分及工藝條件 |
光亮酸洗 | ||||||||||
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 | |
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硫酸 (H2S04)/(g／L) 鹽酸 (HCD/(g/L) 硝酸 (HN03)/(g/L)磷酸 (H3P04) 鉻酸酐 (Cr03)/(g/L) 重鉻酸鉀 (K2Cr207)/(g/L)] 醋酸 (C2 H402) 氯化鈉 (NaCl)/(g/L)氫氟酸 (HF)/(g/L) 溫度／℃ 時間／min 適用范圍 |
600～ 1000 0～1.0 ≤45 銅、黃 銅、鈹 青銅 |
700～ 850 2～3 100～ 150 ≤45 銅、 黃銅 |
600～ 800 300～ 400 3～5 ≤45 5～10 銅、黃銅、低 錫青 銅、磷 青銅等 |
10%～ 15% 50%～ 60% 25％～ 40％ 20～60 銅、黃 銅、銅一 鋅一鎳 合金 |
10～ 20 100～ 200 室溫 1～3s 銅、鈹 青銅 |
500 3～5 250～ 800 ≤30 一般 銅 |
600～ 800 4～6 120～ 170 室溫 3～5 黃銅 |
700～ 900 10～15 室溫 3～5 鍍青 銅 |
4 1000 室溫 錫青 銅 |
750 20 100 室溫 5～10 銅及其 合金鑄件 |
30～50 150 40～50 1～5 薄壁銅材 |
在酸洗過程中，鹽酸濃度過低時，酸洗后的黃銅表面呈淡黃色；鹽酸濃度過高時，浸蝕后黃銅表面會出現(xiàn)棕斑點。酸洗液中硝酸的含量過高時，酸洗后黃銅表面發(fā)灰；硝酸濃度過低時，則酸洗后表面發(fā)紅。
青銅酸洗時，可以不加硫酸，因為錫在鹽酸中溶解較快，但溶液中硝酸的濃度應該高一些，這是因為錫在較濃的硝酸中才能較快地溶解。
對于薄的銅或工件，為了防止酸洗過程中發(fā)生過腐蝕，導致工件報廢，通常不能用濃硝酸和鹽酸進行除銹，而采用不太濃的硫酸，在適當加熱的情況下浸蝕，這樣氧化物能很好地溶解，而銅的溶解卻很緩慢，控制對銅的過腐蝕。也可以加進一些鉻酸把低價銅的氧化物氧化成Cu0，促使表面更均勻溶解。
鑄造銅合金除銹時，為了除夾裹的砂粒，應在除銹液中加一定量的氫氟酸。
酸洗的速度還取決于溫度。銅及其合金的酸洗通常是在室溫下進行的，若溫度過高，混合酸會揮發(fā)分解，使操作環(huán)境惡化，當酸液的溫度高于
由于銅及其合金在含有硝酸的除銹溶液中浸泡時，會產生“黃煙”，即二氧化氮氣體，對人身及環(huán)境危害極大，近年來人們投入了大量的研究工作，開發(fā)無“黃煙”的溶液配方及工藝，這類酸液主要是不含硝酸，大部分是以硫酸為主的溶液，添加各種添加劑，以保證酸洗的效果。銅及其合金無黃煙酸洗液配方及工藝條件見表2-30。
表2-30銅及其合金無黃煙酸洗液配方及工藝條件
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配方組分及工藝條件 |
1 |
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3 |
4 |
5 |
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硫酸(H2S04)／(g／L) 鹽酸(HCI) 硝酸鈉(NaN03)／(g／L) 過氧化氫(H2O2,30％) 氯化鈉(NaCI)／(g／L) C.H添加劑／(g／L) ZH添加劑／(g／L) WT N-1光亮劑／(mL／L) 活化劑／(g／L) 溫度／℃ 時間／min |
100～200mL／L 200～300mL／L 20～40 0.5～2 室溫 0.5～2 |
900 100 0.5～1 15～40 10～30s |
2份(體積) 1份(體積) 10 室溫 0.5～1 |
480～550mL/L4～8mL/L 65～100 10～15 5～60 0.5～2 |
380～460mL／L 4～6mL／L 60～90 8～12 5～45 0.5～1.5 |
