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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題，進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，達到了加快除厚膜氧化皮和減少環(huán)境污染的目的，滿足了生產(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任公司是一家專業(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，酸洗時間就長達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)境嚴重污染和治理費用大幅增加。我們受該企業(yè)的委托，對酸洗工藝進行了研究。
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酸洗機理
鋼鐵氧化皮主要通過溶解、機械剝離、還原作用而被清除。
1.2.1溶解
氧化皮與酸反應而被溶解。
1.2.2機械剝離
酸可以通過疏松、多孔的氧化皮滲透到內(nèi)部與基體鐵作用產(chǎn)生氫氣，氫氣對氧化皮起到?jīng)_裂和剝落等機械作用，提高了酸洗的效率。升高溫度，將會有助于氫氣加速逸出，有利于加速除氧化皮川。
1.2.3還原
酸洗反應生成的新生態(tài)原子氫使三價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，但機械剝離能力差，生產(chǎn)環(huán)境惡劣。鹽酸揮發(fā)性強，刺激性大，不適于加溫使用。鹽酸酸洗容易引起過腐蝕。
1.3.2硫酸
硫酸機械剝離能力強，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75℃。溫度過高容易造成過腐蝕。質(zhì)量分數(shù)為60%以上的濃硫酸，由于其氧化性使鋼鐵表面“鈍化”。質(zhì)量分數(shù)為ro%和40%的硫酸對鑄鐵浸蝕性最大，對基體腐蝕。金屬用硫酸酸洗易發(fā)生氫脆，酸洗后應用熱水清洗去除吸附氫。
1.3.3硝酸
硝酸是強氧化性酸，是金屬拋光中常用的酸。質(zhì)量分數(shù)為45%一95%的硝酸會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。單獨用硝酸除氧化皮速率慢，金屬基體易受腐蝕，且硝酸價格較高，故一般常與其它酸混合使用。
1.3.4
硝酸常溫時揮發(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;氫氟酸對硅氧化物溶解力強，也常清洗銅鋼混合件;氨磺酸常用于不銹鋼的酸洗;鉻酸呈強氧化性，對金屬有鈍化作用。
1.4酸洗工藝的選擇
鋼鐵件在高溫燒蝕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。
