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谈谈钢铁去锈的清洗方法

发表日期:2015-08-18??? [0人阅读]

钢铁价格便宜,强度高,加工性能良好,但其表面易被氧化而生锈需要清洗。钢铁去锈清洗的方法有酸蚀法和浸酸法,去除污垢有酸洗法。

一、酸蚀处理。

酸蚀处理是指用强酸去除钢铁在热处理过程中生成的有一层厚度的氧化膜(铁锈)的方法。硫酸和盐酸是被广泛应用于酸蚀的价格便宜的强酸。硫酸的作用包括以下几个化学反应:

Fe+H2SO4 = FeSO4+H2

FeO+H2SO4 = FeSO4+H2O

Fe2O3+2H2SO4+H2 = 2FeSO4+3H2O

Fe3O4+3H2SO4+H2 = 3FeSO4+4H2O

钢铁表面上的铁锈(各种氧化铁〕在硫酸中被溶解,而钢铁材料本身的铁在酸中也被腐蚀产生氢气。此氢气产生的气压促使表面氧化层剥离并使氧化物发生还原反应而被溶解。在与硫酸的反应过程中,约有20%的氧化层是经化学反应而被溶解(若使用盐酸则有40%氧化层被溶解),其余的氧化层则以残渣的形式从金属属表面脱离而被去除。通常使用的酸浓度不宜过大,如常用的盐酸小于15%为宜,而硫酸则可使用稍高一点的浓度。使用盐酸时更应控制酸浓度,因为产生氢气过多会造成金属&ldquo;氢脆&rdquo;,即金属吸收氢气后变硬变脆的现象。金属中各种高、低碳钢和锌特别容易发生氢脆。为防止氢脆的产生,应采用以下措施:

(a)尽量缩短和控制好浸酸时间;

(b)用盐酸浸酸时应在常温下进行,以减少所产生的氢气向钢铁内层的渗透扩散;

(c)在浸酸处理液中加入硝酸、铬酸这类能与氢气发生反应的氧化性酸;

〔d)加入金属氢脆抑制剂;

(e)对于易发生氢脆的金属可改用碱剂处理或用阳极电解酸洗效果较好。对于已发生氢脆的金属可用阳极电解处理或使金属在100~200℃高温下加热1~5h使其恢复原有性质。

酸蚀处理

在酸蚀清洗剂中,硫酸与盐酸处理情况的对比表明,盐酸比硫酸溶解金属氧化物的能力强,因此一般使用5%~10%的盐酸。由于高温时盐酸容易挥发,通常在40℃ 以下的温度进行酸蚀。

硫酸发生氢脆现象比盐酸少,并以高温高浓度下酸蚀为其特色。便硫酸进行酸蚀后产生的硫酸亚铁在酸液中溶解度稍低,达到其饱和溶解度时,硫酸即失去酸蚀作用。因此为了充分发挥硫酸的酸蚀能力,工厂使用多槽连续酸蚀清洗工艺,并相应改变洗槽的组成。表1-17列出硫酸逆流式连续清洗槽的组成变化情况。

表1-17 硫酸酸蚀清洗槽组成变化

处理条件 一槽(钢板入口) 二槽 三槽(钢板出品)
温度/℃ 96 98 98
H2SO4/% 8~10 13~15 23~25
洗液铁含量/(g/L) <55 <50 <30

由于硫酸洗液的逆流运动,使得其最大限度地发挥其去锈作用。通常1t钢板需耗15~20kg硫酸。

在铸造的钢材中往往含有硅酸盐杂质,为了去除这种杂质,在酸蚀液中要加入少量氢氟酸。为防止酸蚀处理过程中金属质地被腐蚀,在酸蚀液中要加入腐蚀抑制剂。这些抑制剂以吸附在清洁的金属质地表面而抑制金属发生化学反应,既可防止金属表面与酸反应而变得粗糙不平或出现坑凹,也减少和抑制氢气和酸雾的产生。通常使用的腐蚀抑制剂有淀粉、明胶、羧甲基纤维素等高分子化合物。最近研究表明,一些含氮含硫的有机化合物(如苯硫脲)也有

这种效果。

二、浸酸。

用较弱的酸溶液去除在金属加工过程中形成的薄氧化膜的方法叫浸酸。浸酸与酸蚀原理相同,都是利用酸的腐蚀作用去除氧化膜。区别在于浸酸用较弱的酸进行短时间浸泡以去除薄的氧化层。一般使用稀硫酸在低温下进行短时间浸泡,或用较弱的磷酸在较高浓度和较高温度下进行短时间浸泡。在使用磷酸时,还能生成有防锈效果的磷酸铁薄层保护膜。

浸酸生产车间

用酸清洗金属时,特别是用浸酸法时,如果表面上有油性污垢,酸的清洗作用将受到阻碍,因此这时在酸洗之前要进行脱脂处理。

三、酸洗

这是指用酸把金属表面附着的、来源于外部的污垢去除的方法,称为酸洗。如用酸将锅炉和传热水管中形成的钙盐水垢去除。锅炉及管道水垢的清洗,最经济的方法是用盐酸溶液进行酸洗。在酸洗之前用1%的碱剂在高温条件厂进行循环脱脂清洗。碱水溶液从管道中排出后用清水冲洗,再用酸洗。

碳钢酸洗前后对比

用加有适量腐蚀抑制剂的2%以下的盐酸水溶液50%以下在锅炉管道中循环,使水垢济解。在清洗过程中会有一些氢气产生使锅炉及水管的基底受到腐蚀。为防止这种情况过度发生,在清洗时要定时取出样品进行分析,把样品中钙、铁离子的含量作为检测的指标。一般情况是,酸洗开始阶段洗液中钙离子的含量会逐渐增大,随后钙离子溶解量增大趋势逐渐转慢,而铁离子的溶解量增加的趋势明显加快。可以把钙离子溶解量增加趋势变缓,铁离子溶解量明显增加,作为判断水垢溶解基本完全的转折点,酸洗之后要用水充分冲洗并进行中和防锈处理,每次清洗共需进行20~40min。

由丁盐酸腐蚀性太强,日前清洗锅炉及管道已改用酸性较弱的氨基磺酸、草酸等有机酸和酸性硫酸钠(NaHSO4)等。

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