化學(xué)除銹法

化學(xué)除銹是利用酸對鐵銹氧化物的溶解作用進(jìn)行的酸洗處理，主要采用鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸及其他有機(jī)酸和氫氟酸的復(fù)合酸液。

化學(xué)除銹的原理：鋼鐵表面的銹蝕物基本由FeO，F(xiàn)e2O3和Fe3O4組成，是鋼鐵在外界的腐蝕環(huán)境下氧化造成的，以硫酸處理除銹為例，其反應(yīng)機(jī)理如下：

FeO+H2SO4→Fe SO4+H2O           （1）

Fe2O3+3 H2SO4→Fe2（SO4）3+3 H2O  （2）

Fe3O4+4 H2SO4→F e SO4+ Fe2（SO4）3+4 H2O    （3）

Fe+H2SO4→F e SO4+H2↑             （4）

通常反應(yīng)（1）比較容易進(jìn)行，而反應(yīng)（2）與反應(yīng)（3）相對較慢。因為氧化鐵與磁性氧化鐵在酸中不易溶解，但當(dāng)他們與鐵同時存在會組成腐蝕電池，鐵為陽極，發(fā)生反應(yīng)（4）。與氧化鐵接觸的鐵首先溶解生成氫氣，通過氫氣外逸的壓力使氧化皮從制件表面脫落。但由于酸對鋼鐵的腐蝕作用，同時生成的氫氣會滲入到金屬內(nèi)部易產(chǎn)生氫脆，降低金屬的韌性、塑性，通常在酸液中加入緩沖劑、潤濕劑等加以改善。

（1）酸洗液

1）  硫酸。一種無色無味油狀液體，具有很強(qiáng)的氧化性。硫酸酸洗時，金屬過腐蝕嚴(yán)重，同時產(chǎn)生大量氫氣，易造成材料氫脆；另外，有部分作為氫氣泡從表面逸出，對鐵銹層產(chǎn)生機(jī)械剝落作用，塊狀銹渣沉底形成淤泥，使槽子的清理工作量加大。因此常溫下硫酸除銹能力較弱，必須升至中溫才能對鐵銹產(chǎn)生較強(qiáng)的直接溶解作用。

盡管硫酸非發(fā)揮性酸，但濃度增大時具有氧化至鈍性，因此硫酸除銹的適宜濃度時20%～40%。

硫酸除銹由于成本低、酸霧小，工業(yè)應(yīng)用也比較廣泛，尤其是用于除重銹和氧化皮。

2）  鹽酸。氯化氫氣體溶解在水中就形成了鹽酸，他是一種無色有刺激性酸味的揮發(fā)性強(qiáng)酸。鹽酸酸洗應(yīng)用比較廣泛，其特點是：①銹溶解力強(qiáng)，溶解速度快，處理時間短；②成本低；③材料不易發(fā)生過腐蝕，氫脆作用小。

鹽酸是揮發(fā)性酸，在＜10%以下，揮發(fā)性不明顯；＞20%時，揮發(fā)性顯著增加。因此只限常溫使用，沒有必要（也不允許）加熱處理，用他酸洗時，其溶液中鹽酸的體積分?jǐn)?shù)一般為15%～20%，在室溫下操作即可，一般適用于鑄鋼件和高合金鋼件。

3）  硝酸。硝酸是一種無色透明且具有刺激性氣味的揮發(fā)性酸，具有強(qiáng)氧化性，與鋼鐵件發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生大量的含氮有害氣體，因此涂裝前極少采用硝酸進(jìn)行除銹。

用硝酸進(jìn)行酸洗時，硝酸的體積分?jǐn)?shù)為20%～30%，在常溫下用來清洗不銹鋼加熱器和銅銹，效果顯示。

4）  磷酸。磷酸是一種無色粘稠狀液體，是一種中強(qiáng)酸，磷酸鹽的溶解度較低，除銹能力較弱。

用磷酸進(jìn)行酸洗時，其溶解中磷酸的體積分?jǐn)?shù)一般為15%～20%，溫度為40℃～60℃，在酸洗過程中可形成一層磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，具有緩蝕性。一般僅在有特殊要求的情況下采用磷酸來除銹。

5）  氫氟酸。氫氟酸是一種無色、有毒、強(qiáng)腐蝕性的弱酸。其溶液中氫氟酸的體積分?jǐn)?shù)很低時（一般5%以下），即具有很好的溶解氧化鐵的能力，使用溫度為30℃~40℃，一般用作鋼鐵和銅的氧化物酸洗劑。

（2）酸洗緩蝕劑。在酸洗除銹時，大量金屬亦被溶解，造成材料損失，因此除銹液除酸質(zhì)外，還應(yīng)添加腐蝕劑，除銹液中的緩蝕劑應(yīng)滿足下列要求：

1）  緩蝕效率高（大于90%）不得有促進(jìn)滲氫作用。

2）  不影響除銹能力。

3）  用量少，使用簡便、安全。

（3）酸洗潤濕劑。在酸洗液中添加少量的表面活性劑能夠起到潤表面，增加酸洗液同表面接觸，可大大改善酸洗過程，縮短酸洗時間，提高酸洗質(zhì)量作用。

化學(xué)除銹的常用方法有擦拭法、浸漬法、噴射法、滾筒法及電解法，各種除銹方法的特點及設(shè)備要求如下表：

方法     特點及設(shè)備要求  

擦拭法   方法簡單，無設(shè)備要求。一般適用于小批量或大工件酸洗。洗液一般不回收再用  

浸漬法   適用于室溫或加溫條件下手動或自動化操作，適用于不同產(chǎn)量的要求  

噴射法   生產(chǎn)效率高、產(chǎn)量大，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。酸液濃度比浸漬法低。酸液循環(huán)使用，但應(yīng)定期過濾，設(shè)備費(fèi)用高  

滾筒法   適用于小批量的小工件清洗，不適用于較精密的沖壓件  

電解法   常連接在堿液清洗后為獲得較高清潔表面的酸洗