化學除鏽就是采用酸洗的方法,使其與鐵鏽進行化學反應,使其鐵鏽成分改變成氯化鐵或硫酸鐵,以達到去鏽的目的。
1 化學除鏽
化學法除鏽是利用化學反應從工件表麵溶解掉一般鏽跡、氧化皮及各種腐蝕產物而不影響金屬基體的方法。常用無機酸和有機酸作為除鏽材料,因而通常又稱為酸洗。
2 化學除鏽的操作工藝
(1)首先製作兩個洗液槽,一個稱酸洗槽,一個為中和槽,操作人員應穿戴工作服和防酸橡膠手套、防護眼鏡,並準備足量的約50℃的溫水。
(2)配製酸洗液。先將溫水倒入酸洗槽內,水量應根據管材數量而定,一般以全部淹沒被除鏽的管材為宜,然後依次加人酸液及緩蝕劑。緩蝕劑可延緩管材與酸液的化學反應速度。酸洗溶液可按如下比例配製:工業鹽酸用量為8%~10%(即100KG的水加人8~10g的工業鹽酸)。加入鹽酸時應盡量緩慢並攪拌均勻,操作者應嚴格按加入順序兌製酸洗液,嚴禁將水兌入鹽酸中引起飛戮現象而灼燒操作者。緩蝕劑可按產品說明加入的比例即可。
(3)將管子輕輕放人槽內浸泡,以不滋出洗液為宜,浸泡期間經常翻動管子。浸泡時間一般為10~15min,對鏽蝕較重者可延長浸泡時間。
(4)中和槽又稱鈍化槽,主要的作用是使已被去鏽的管子內外壁在中和槽內形成一層保護膜,阻止金屬表麵再次氧化腐蝕。中和液主要是采用一些堿性物質兌製而成,配製比例如下,氫氧化鈉:磷酸三鈉:水=2%:3%:95%或氫氧化鈉:水=(5%~10%):(95~90%)。把管子從酸洗槽取出後,先用清水衝洗後再置放在中和槽內。
(5)鈍化處理後的管子取出後用清水衝洗,並晾曬或吹幹待用即可。如置放時間較長時,應將管子兩端封堵並置放在幹燥通風處。
(6)經化學除鏽的管材應及時刷防鏽漆做防腐處理。
4酸洗時的常用酸
4.1 硫酸
在室溫下,硫酸對金屬氧化物的溶解能力較弱,提高濃度,不能顯著提高硫酸的溶解能力,且40%以上的硫酸溶液,對氧化鐵的溶解能力顯著降低,60%以上的硫酸溶液幾乎不能溶解氧化鐵,因此,用硫酸作除鏽溶液,其質量濃度一般多控製在8%~30%。提高溫度,可以大大地提高硫酸的除鏽能力,由於硫酸揮發性低,適宜於加熱操作。熱硫酸溶液對鋼鐵基體腐蝕能力較強,對氧化皮有較大的剝落作用,但溫度過高時,容易過腐蝕鋼鐵基體,引起氫脆的傾向增加。為避免這些危害,硫酸除鏽液可加熱到50~60℃,一般不宜超過75℃,同時應加適當的緩蝕劑。
4.2 鹽酸
在常溫下鹽酸對金屬氧化物有較強的溶解能力,而對鋼鐵等金屬基體都溶解比較緩慢。因此,用鹽酸除鏽時,不易發生過腐蝕和嚴重的氫脆,除鏽後的工件表麵殘渣較少,質量較高。鹽酸除鏽的能力,幾乎與其濃度成正比。但濃鹽酸揮發性較大,特別是在加熱時容易腐蝕設備,汙染環境,因此,鹽酸濃度一般不超過360g/L,並且多數是在室溫下進行操作。
4.3 硝酸
硝酸是一種氧化型強酸,低碳鋼製品在30%的硝酸中,溶解反應很激烈,除鏽後表麵潔淨,均勻。中、高碳鋼製品和低合金鋼製品,在上述濃度的硝酸中除鏽後,表麵殘渣較多,需在堿液中進行陽極處理,方能獲得較均勻、潔淨的表麵。
硝酸揮發性強,在與金屬反應時,放出大量有害氣體(氧化氮類),並釋放大量的熱。硝酸對人體有很強的腐蝕性,在操作時應做好防護工作,酸槽應有通風和冷卻裝置。
4.4 磷酸
磷酸是中等強度的無機酸,由於磷酸一氫鹽和正磷酸鹽難溶於水,因此,磷酸的除鏽能力較低,為彌補這一缺點,用磷酸溶液除鏽,一般都需要加熱。磷酸溶液除鏽的優點在於產生氫脆的可能性較小,殘留在工件表麵的少量溶液,能轉變為不溶性磷酸鹽保護膜,適於焊接件、組合件塗裝前的除鏽。
濃磷酸與一定比例的硝酸、硫酸、醋酸或鉻酸配合,處理鋁、銅、鋼鐵等金屬,可以提高其光澤。
4.5 氫氟酸
氫氟酸能溶解含矽的化合物,對鉛、鉻等金屬的氧化物也具有較好的溶解能力。因此,氫氟酸常用於浸蝕鑄件和不鏽鋼等特殊材料。濃度為10%的氫氟酸溶液對鎂及其合金的腐蝕比較緩和,也常用於鋁製品的浸蝕。
氫氟酸毒性大,揮發性強,在使用時,應嚴防氫氟酸和氟化氫氣體接觸人體,酸槽應有抽風裝置。
4.6 檸檬酸
檸檬酸是安全無毒的有機酸,對氧化鐵溶解能力好,適用於除鐵鏽,隨著溶液濃度增加和溫度升高,溶解氧化鐵的速度加快。檸檬酸對金屬離子如三價鐵離子和二價鐵離子有很強的鉻合能力,對金屬的腐蝕率低。銅、黃銅、鋁、鉻、鎳等金屬均能耐檸檬酸的侵蝕。
4.7 草酸
草酸是金屬酸洗常用的有機酸,有很強的氧化性,常溫時緩慢腐蝕鋼鐵,加熱時生成草酸鐵保護膜。適用於作金屬酸洗除鏽液,拋光液的組分。
4.8 氨基硫酸
氨基硫酸是安全酸洗常用酸,與金屬作用時反應緩慢,腐蝕率低、不產生氫氣。添加適宜的緩蝕劑,就能抑製其對鋼鐵、銅、不鏽鋼等多種金屬的腐蝕。它溶解氧化鐵的能力較低,除鏽能力不及草酸。酸洗時生成的鹽類溶解度高,不存在析出沉澱問題。適用於酸洗除鏽及除水垢。
5除鏽時的注意事項
5.1 控製酸洗液濃度
除鏽過程中水分會逐漸蒸發,因此,應隨時加水調整,使配方控製在工藝範圍內,以免酸濃度過高造成工件被腐蝕。
5.2 保持酸液清潔
酸液除鏽過程中,如帶入堿及其他汙物,酸液組成將逐漸改變,影響酸洗效率。因此,為獲得滿意的酸洗效果,應定期檢查、分析、更換酸液,保持酸液適當的清潔。
5.3 控製溫度
溫度應按工藝規範要求控製。提高溫度可以加快酸洗速度,但對工件和設備腐蝕也增加。大多數酸洗在常溫下進行,當需加熱酸洗時,也常把溫度控製在60~70℃範圍。對某些較柔和的酸液,因對工件和設備腐蝕較小,有時也在較高溫度下使用。
5.4適當攪拌
酸洗一般都需要攪拌。在噴射清洗時,通常用100~170kPa的壓力,有時也用280kPa的壓力,靠泵加壓,對複雜工件需要調整噴嘴,使酸液能噴到溝槽凹坑部位。在浸漬酸洗時,用串動、旋轉工件,壓縮空氣或機械旋轉葉片等都可以實現攪拌作用。酸洗中用超聲波也是很有效的。在滾筒除鏽中,滾筒自身旋轉提供良好的攪拌作用。在電解酸洗時,氣體析出提供攪拌作用。
5.5 注意水洗程序
凡經熱溶液酸洗的工件,取出後應先經熱水衝洗,才能用冷水衝洗;相反,室溫下酸洗的工件,取出後應先經冷水衝洗、浸泡後,才能用熱水衝洗。水洗必須徹底,不允許有殘酸遺留在工件表麵,以免發生腐蝕。添加質量分數為0.02%潤濕劑,可以顯著改善水洗質量。
5.6 除鏽過程必須連續地進行
除鏽過程各工序必須連續地進行,中途不應停頓,否則會影響除鏽質量和效果。
5.7 定期清除酸洗槽中汙泥
隨著除鏽過程的進行,酸洗槽將逐步沉積汙泥,淤塞加熱管和其它控製裝置,應定期清除。在噴射酸洗時,槽液應連續過濾,以免堵塞噴嘴。
5.8控製酸洗的時間
在完全除去鏽跡的前提下,酸洗時間應盡可能短,以減少金屬的腐蝕和氫脆的傾向。
5.9 注意安全
除鏽酸液,一般都具有很強的腐蝕性,操作中應避免酸液飛濺到皮膚或衣物上,以免遭受燒傷或破壞。
5.10 酸洗場地應有排風裝置
酸洗時常產生含酸氣體,為減少含酸氣體對設備的腐蝕和對人體的危害,酸洗場地應有良好的排風設備。