酸洗的方法及溶液的配制

一：酸洗溶液的配制與調整

1．計算公式

????? ?W=(V×A)／1000×C

?????? 式中?w——所需濃酸的質量(kg)；

????? ?v——酸槽有效容積(L)；

????? ?A——配制酸的濃度(g／L)；

??? ? C——濃酸的含量(％)。

????? 2．計算實例

????? 為配制含硫酸170g／L的酸洗溶液800L，需加92％的濃硫酸多少千克?需水多少千克?

???? ?將已知道的數據代入計算公式可得出：

??? ? W=(800×170×100)／1000×92=147．8kgH2SO4

???? ?800—147.8=652．2kgH2O

????? 3．配酸程序

????? 向配酸槽中加約l/3體積的水，將147.8kg濃硫酸分幾次，在不斷攪拌條件下，緩慢加入配酸槽中，待硫酸加完后，繼續加水至總體積為800L，攪拌均勻，取樣分析。

????? 4．調整方法

???? ?酸溶液配好后，經分析符合工藝規范，加熱升溫至工藝溫度，先試洗一兩批，產品質量合格后，就可以連續生產。生產過程中硫酸將逐漸消耗，每生產一定數量的產品，可根據取樣分析結果或實踐經驗，補加一定數量的濃酸。如果按分析結果補加，需經過計算。舉例如下：

?????? 例1：有效容積為800I。的酸槽，分析硫酸濃度為120g／L，需加多少千克92％的濃硫酸，才能達到硫酸濃度為200g／L?

?????? (200—120)×800÷1000÷92％=69．57kg H2SO4

?????? 例2：如上題，若分析結果硫酸含量為300g/L，需取出多少升溶液再加水沖稀到800I．，使硫酸含量為250g／L。

?????? (800-X)×300=250×800

???? ? 則x=133.3L，即應從槽中取出133.3L溶液，再加水至800L。

二：鹽酸酸洗

鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，15℃時氯化氫在水中溶解度最大，可生成42.5％的鹽酸。市售鹽酸濃度在30％～37％。鹽酸除銹主要特點如下：

????? 在常溫下，鹽酸對金屬氧化物的浸蝕能力較強，溶解鋼鐵等基體金屬的速度較慢。因此用鹽酸除銹時，引起腐蝕和氫脆的危險較少。浸蝕后工件表面殘渣少、質量高。

???? ?鹽酸的去銹能力幾乎與其濃度成正比。但濃鹽酸易揮發，尤其高溫下揮發快，容易腐蝕設備、污染環境，因此鹽酸的濃度一般不超過15％。超此濃度時，酸霧較大，操作困難。多數情況下，室溫操作最高使用溫度不超過40℃。

????? 鹽酸對其他金屬的腐蝕作用如下：

????? (1)鋁：易被鹽酸腐蝕；

????? (2)鋅、鎂：易被鹽酸腐蝕；

??? ? (3)銅：只有在氧化條件下才被鹽酸腐蝕；

???? ?(4)18～8CrNi不銹鋼：被鹽酸腐蝕。

三：硫酸酸洗

硫酸是三氧化硫的水合物，濃度可達100％，市售品濃度一般為98％，硫酸和鹽酸一樣價格便宜，其水溶液對熱的穩定性好，在除銹中廣泛應用，其特點如下：

?????? 室溫下，硫酸溶液去除金屬氧化物的能力較差。提高濃度也不能提高硫酸的浸蝕能力，當溶液中硫酸濃度超過40％時，對氧化鐵的溶解能力降低很多；濃度超過60％時，幾乎不能溶解氧化鐵。因此，實際除銹應用中，硫酸的濃度應控制在100g／L～250g／L。

???? ? 提高溫度可大大提高硫酸的除銹能力。硫酸不易揮發，故適宜在較高溫度下除銹。熱硫酸可有效剝離金屬基體上的氧化皮，但溫度過高，易過度腐蝕鋼鐵，并引起氫脆。為避免這些危害，硫酸除銹液可在50℃～60℃之問使用，最高溫度不超過75℃，同時還要加緩蝕劑。

????? ?濃硫酸與硝酸混合使用時，可提高工件表面光澤和浸蝕質量，并降低硝酸對銅、鐵基體的腐蝕速度。

?????? 在除銹過程中，積累的腐蝕產物(鐵鹽)會令硫酸對金屬的浸蝕能力降低，除銹后工件表面殘渣增加、質量降低，故硫酸溶液中含鐵量應控制在60g／L以下。

????? ?硫酸對其他金屬的浸蝕情況如下：

???? ?(1)鋼：易溶于10％濃度的硫酸，但對80％濃度的硫酸有耐蝕性；

????? (2)鋅、鎂：易溶于各種濃度的硫酸中；

???? ?(3)錫：對稀硫酸有耐蝕性；

???? ?(4)鎳：常溫下對濃度在80％以下的硫酸有耐蝕性；

???? ?(5)銅：一般情況下不被硫酸溶解，只有在熱硫酸中才被氧化而溶解。

四：硝酸酸洗

工業上使用的硝酸濃度一般為65％的水溶液。它與鹽酸、硫酸一起為除銹中廣泛應用的三種酸。其特點如下：

??????硝酸酸洗劑氧化性強，極易揮發。同金屬作用時，會放出大量有害的氧化氮類氣體(有毒)及大量熱能，對人體腐蝕性很大。操作時必須穿戴好全部防護用具，硝酸槽及其后的水洗槽都應有抽風、冷卻及降溫裝置，要十分注意安全。

??? ??低碳鋼工件在濃度為30％的硝酸溶液中，溶解很激烈，浸蝕后表面潔凈、均勻。中、高碳鋼和低合金鋼工件在濃度為30％的硝酸溶液中浸蝕后，表面殘渣較多，需經清洗后立即在堿液中進行陽極處理，才能獲得較均勻、潔凈的表面。鋼鐵工件在濃硝酸中會生成氧化亞鐵膜，因此有良好的耐蝕性。

??????對其他金屬的除銹性能。

????? (1)鋁：高純鋁在形成氧化膜被鈍化后，在室溫無論對稀硝酸還是濃硝酸均有較好的耐蝕性；

????? (2)銅：可被所有濃度的硝酸溶解；

???? ?(3)鎂、鋅：易被硝酸溶解；

???? ?(4)錫、鉛：易被稀硝酸腐蝕溶解；

???? ?(5)18～8NiCr不銹鋼：在80℃以上溫度對各種濃度的硝酸均有耐蝕性。

五：磷酸酸洗

? 純磷酸是無色透明的固體。工業用磷酸是濃度為85％的水溶液。與前述三種強酸相比，磷酸酸性較弱。由于磷酸一氫鹽與正磷酸鹽難溶于水，故其浸蝕能力弱，是中等強度的無機酸。磷酸除銹特點如下：

????? ?(1)因其浸蝕能力弱，故要升溫操作。溫度一般控制在40℃～80℃范圍。

????? ?(2)磷酸濃度一般控制在20％～45％范圍內，視工件銹蝕程度定。

????? ?磷酸除銹的最大優點是：殘留在工件表面的少量溶液能與基體(工件)反應生成不溶性磷酸鹽保護膜，適于焊接件、組合件涂漆前的除銹。濃磷酸與一定比例的硝酸、硫酸、醋酸或鉻酐混合，可用于鋁、銅、鋼鐵等金屬的光澤浸蝕。

氫氟酸酸洗

氫氟酸是一種弱酸，酸的強度與甲酸相似。市售的氫氟酸一般濃度為30％～50％。氫氟酸除銹主要特點如下：

???????(1)能溶解含硅的化合物，對鋁、鉻等金屬的氧化物也有較好的溶解能力，常用來浸蝕鑄件、不銹鋼等工件。

?????? (2)對鋼、鐵工件，低濃度氫氟酸即可用于除銹。濃度為70％的氫氟酸水溶液對鋼鐵有鈍化作用。

????? ?(3)濃度在10％左右的氫氟酸，對鎂及其合金的腐蝕較弱，故常用于鎂制工件的浸蝕。

????? ?(4)鉛一般不被氫氟酸腐蝕；鎳在濃度大于60%，的氫氟酸水溶液中具有耐強陛。

????? ?氫氟酸有劇毒，且揮發性強，使用時嚴防人體接觸氫氟酸液和氟化氫氣體，浸蝕槽最好能密封并有良好通風裝置，含氟廢水經處理后才可排放。

?六：鉻酐酸洗

鉻酐水溶液為鉻酸(H2CrO4)和重鉻酸(H2Cr2O7)：

?? CrO3+H2O—H2CrO4—H2Cr2O7+H2O

鉻酐除銹特性如下：

?????? 重鉻酸有極強的氧化性及鈍化能力，常和硝酸一樣被當作氧化劑使用。對金屬氧化物的溶解能力較低，一般多用于清除浸蝕殘渣和浸蝕后的鈍化處理。

????? ?鉻酐有毒，使用時經常要求在封閉系統中進行。含鉻污水要嚴格處理。

?????? 大多數金屬與鉻酸接觸均可形成鉻酸鹽膜而鈍化不被腐蝕，只有錫和鎳被鉻酸緩慢腐蝕。

七：有機酸酸洗

有機酸酸洗劑的酸性一般均較弱，單獨使用難以除銹和除氧化皮，在無機酸的除銹液中，有機酸常作為添加劑起到加速除銹及延長除銹劑壽命的作用。例如，草酸和氨基磺酸對氫氧化鐵有較好的溶解力，螫合金屬離子的能力很強，常作為添加劑使用。

八：混合酸洗

? 酸洗除銹、除氧化皮的方法是工業領域應用最為廣泛的方法。利用酸對氧化物溶解以及腐蝕產生氫氣的機械剝離作用達到除銹和除氧化皮的目的。酸洗中使用最為常見的是鹽酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗時產生有毒的二氧化氮氣體，一般很少應用。鹽酸酸洗適合在低溫下使用，不宜超過45℃，使用濃度為10％～45％，還應加入適量的酸霧抑制劑。硫酸在低溫下的酸洗速度很慢，宜在中溫使用，溫度為50℃～80℃，使用濃度為10％～25％。磷酸酸洗的優點是不會產生腐蝕性殘留物(鹽酸、硫酸酸洗后或多或少會有少會有Cl-、SO42-殘留)，比較安全，但磷酸的缺點是成本較高，酸洗速度較慢，一般使用濃度為10％～40％，處理溫度可從常溫到80℃。在酸洗工藝中，采用混合酸也是非常有效的方法，如鹽酸一硫酸混合酸，磷酸一檸檬酸混合酸。

?九：超聲波酸洗

超聲波酸洗工藝是近年來發展起來的高效除銹、除氧化皮技術，其除銹原理與前面介紹過的超聲波脫脂相似，只是溶液換成了酸性物質。超聲波酸洗能大幅度提高酸洗效率，即使是幾何形狀比較復雜的工件，用低濃度的酸洗液在超聲波作用下，都能達到非常滿意的效果。特別是鋼鐵的焊接組合件在磷化前，在以磷酸為主成分的混合酸洗液中，超聲波的作用下，能在短時間內將組合件上的銹蝕和焊接氧化皮除盡。這樣能大大地節約生產場地，節省投資，節省工藝時間，同時也節約了資源，達到了清潔生產的目的。現在市場上有滿足各種技術要求的超聲波酸洗處理液銷售。

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