除厚膜氧化皮酸洗工艺的研究（一）

王伟

　　0引言
　　钢铁件在轧制、锻造、焊接和热处理等高温条件下会形成厚膜氧化皮。用一般酸洗除锈方法极难除去，迫切需要提高除厚膜氧化皮的酸洗效率。重庆山川精密焊管有限责任公司是一家专业生产钢质焊管的军工企业。焊管生产中产生较厚的氧化皮，采用传统的硫酸加热酸洗，溶液稳定性差，寿命短。新配酸洗液使用2一3天后，酸洗时间就长达Zh以上，并造成部分基体金属腐蚀。酸洗槽频繁更新，废液大量排放，造成环境严重污染和治理费用大幅增加。我们受该企业的委托，对酸洗工艺进行了研究。
: Z8 g, \) P( U　　1技术分析
　　1.1贫钻皮结构
# T  E5 t; U& d- ?! X' D0 e　　钢铁件表面的氧化皮，如果在80℃以上空气中氧化形成的，则最里层为黑色Feo，中间为F几04，最外层为FeZO3。如果在60℃以下空气中氧化形成，则基本上由Feso4和FeZ仇所组成。Feo易溶于酸，Fe304和残。，层较为致密，难溶于酸。
4 U. S! }- u  f  d　　1.2酸洗机理
　　钢铁氧化皮主要通过溶解、机械剥离、还原作用而被清除。
　　1.2.1溶解
4 T5 Q( v; o+ l! X. F( ]; g3 [　　氧化皮与酸反应而被溶解。
" z! t5 C# Q! _8 u- e　　1.2.2机械剥离
6 Q: l2 c5 f$ U% G4 ?3 X　　酸可以通过疏松、多孔的氧化皮渗透到内部与基体铁作用产生氢气，氢气对氧化皮起到冲裂和剥落等机械作用，提高了酸洗的效率。升高温度，将会有助于氢气加速逸出，有利于加速除氧化皮川。
" B( B1 D+ |; c* {; K5 A　　1.2.3还原
5 j& L0 w7 F' |8 g) Z　　酸洗反应生成的新生态原子氢使三价铁氧化物还原成易与酸作用的亚铁氧化物，然后与酸作用而被去除。
' t" C! P9 J" _4 g　　1.3常用酸洗液
　　1.3.1盐酸
# l0 ]# W. c$ L& i　　盐酸除氧化皮速率快，化学溶解速率高，工件表面质量好。低温除氧化皮速率大于硫酸，但机械剥离能力差，生产环境恶劣。盐酸挥发性强，刺激性大，不适于加温使用。盐酸酸洗容易引起过腐蚀。
　　1.3.2硫酸
　　硫酸机械剥离能力强，加温使用挥发小，除氧化皮能力提高。一般加温到至5一65℃使用，不宜超过75℃。温度过高容易造成过腐蚀。质量分数为60%以上的浓硫酸，由于其氧化性使钢铁表面“钝化”。质量分数为ro%和40%的硫酸对铸铁浸蚀性最大，对基体腐蚀。金属用硫酸酸洗易发生氢脆，酸洗后应用热水清洗去除吸附氢。
　　1.3.3硝酸
$ x- ]2 O! k: n" ?; T; k  q% t　　硝酸是强氧化性酸，是金属抛光中常用的酸。质量分数为45%一95%的硝酸会在铁表面生成氧化亚铁膜而耐蚀。稀硝酸腐蚀钢铁能产生有毒的氮氧化物气体。单独用硝酸除氧化皮速率慢，金属基体易受腐蚀，且硝酸价格较高，故一般常与其它酸混合使用。
& r( x; n5 d* M( q$ a　　1.3.4
　　硝酸常温时挥发性大，一般不加温使用。其它酸
+ ?0 i  k) |) n3 v  W　　其它酸有磷酸、氢氟酸、氨磺酸、铬酸闭等，酸洗时一般不常用，除非有特殊用途。如用磷酸酸洗可提高金属酸洗后的耐蚀性;氢氟酸对硅氧化物溶解力强，也常清洗铜钢混合件;氨磺酸常用于不锈钢的酸洗;铬酸呈强氧化性，对金属有钝化作用。
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