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  • 表面处理前处理入门级基础知识问答

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      表面处理前处理入门级基础知识问答

      1、影响酸洗除锈的各种因素是什么?

      答:工业上常用硫酸、盐酸酸洗除锈,除锈的效果与钢材种类、锈蚀程度以及酸的种类、浓度、温度和时间有关。现把常用温度浓度对盐酸、硫酸酸洗的影响总结如下,见下表:

      温度、浓度对盐酸、硫酸酸洗的影响

      钢铁及氧化物在盐酸和硫酸中的溶解度不同。20℃时,每100g试件在10%的盐酸溶液中可溶解7.5g三氧化二铁,而在10%的硫酸溶液中只能溶解0.98g三氧化二铁。在相同温度、浓度下,盐酸对铁件的溶解度大于硫酸7倍以上。所以在钢铁表面除锈多用盐酸。盐酸除锈速度快、效率高、不产生氢脆、表面状态好,在配制洗液时又比硫酸安全、经济。

      常用钢材酸洗条件见下表:

      酸洗方法

      酸浓度,%

      酸洗温度,℃

      酸洗时间,min

      一般酸洗

      H2SO4 5-10%

      HCl 5-20%

      60-80

      20-50

      5-20

      5-20

      加热酸洗

      H2SO4 20-25%

      90

      0.25-2

      连续酸洗

      HCl 15-20%

      40-70

      0.1-1

      此外,无机酸和有机酸对钢铁的溶解能力也进行了比较,见下表:

      无机酸和有机酸对钢铁的溶解能力比较:

      酸种类(浓度1%)

      溶解铁的数量ppm

      酸种类(浓度1%)

      溶解铁的数量ppm

      HC1

      H2SO4

      H3SO4

      75000

      5700

      8500

      柠檬酸

      甲酸

      羟基乙酸

      4400

      6100

      3700

      HNO4

      4400

      草酸

      6200

      HF

      14000

      酒石酸

      3700

      乙二胺四乙酸(EDTA)

      不过用酸洗的办法危害工人身体健康,排放废液会造成工业污染,需要""三废""治理,酸洗后还很容易产生氧化皮锈层,如果钢铁设备长期暴露在空气中,会很快被腐蚀,人们正在寻求能替代此种方法的新工艺。

      2、通常用的防锈水是用什么合成的?

      答:百公斤水里加入2-3%亚硝酸钠,搅拌均匀即可。不过,该工艺已相继被各国禁用,因其反应生成的亚硝酸是一种致癌物质。

      3、常用钝化剂及钝化条件?

      答:化学清洗过程中,为了保证清洗表面被清洗液很好地润滑,提高清洗效率,通常在清洗液中加入表面活性剂,如OP类非离子型表面活化剂等。同时,为了保护设备不被腐蚀或减少腐蚀,必须加入适当的缓蚀剂。清洗完毕后,为了防止余液对设备的进一步腐蚀,应当用碱中和,然后再水洗,最后进行钝化处理。常用的钝化剂及钝化条件见下表:

      常用钝化剂及钝化条件

      序 号

      钝化液组成,%

      钝 化 条 件

      1

      NaH2PO4 0.25

      Na2HPO4 0.25

      NaNO2 0.5

      水 余量

      65℃ 1小时

      2

      Na2CO3 1

      NaNO2 0.5

      水 余量

      93℃ 1小时

      3

      NaNO2 3

      甘油 10

      水 余量

      是一种增稠钝化剂,涂刷后保护钢铁设备

      4

      纤维素 5

      NaNO2 0.5-1

      三乙醇胺 2-3

      水 余量

      30-40℃

      但是,由于这种传统的工艺方法存在污染环境和危害身体健康的缺陷,必将被环保的新的工艺方法所替代。

      4、磷化液的组成分析:

      --◆ 磷化液主要含有:

      游离磷酸、一代金属磷酸盐和加速剂。磷化液中的酸性组分通常只含有游离磷酸,但有时也加入其他无机酸或有机酸以改善浸蚀金属的条件。一代金属磷酸盐主要有铁盐、锌盐、锰盐、铬盐等。一般来说,钢铁磷化处理用磷酸盐的选择遵循以下原则:漆前磷化可选用锌或碱金属磷酸盐;防锈磷化可选用锌、锰或铁的磷酸盐;冷变形加工前磷化主要选用锌磷酸盐;抗磨损磷化也选用锰磷酸盐;铝及其合金的磷化处理选用铬或锌的磷酸盐;锌及其合金的磷化处理主要选用锌磷酸盐。

      --◆ 磷化膜加速剂主要有:

      1、氧化性加速剂:氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、过氧化氢、溴酸盐、碘酸盐、有机硝基化合物等;2、还原性加速剂:亚硫酸盐、连二亚硫酸盐、甲醛、苯甲醛、羟胺等;

      3、重金属盐加速剂,最常用的是铜和镍的盐类,其次是钼、钴、钨等的盐类。加速剂的类型和用量的选择都必须通过精心的试验才能确定。一般来说,低温磷化液的加速剂含量应高于高温磷化液的含量。例如,高温磷化液的亚硝酸钠含量为0.2-0.4g/L;而低温磷化液的含量则在0.9-1.2g/L时获得最佳的效果。其他加速剂如硝酸盐、氯酸盐也是如此。加速剂的浓度过高则会引起金属表面钝化而不能磷化。

      ---另外,为了改善磷化膜结构,提高磷化效果,磷化液中还含有其他的添加剂,如氟化物、有机酸、络合剂、表面活性剂等。

      ---关于新型磷化液的开发,一直是我国表面处理研究人员的热门话题。

      5、关于不锈钢:

      ---把能抵抗酸、碱、盐及其它化学药品腐蚀作用的合金钢统称为不锈钢。

      ---不锈钢的主要化学成分是铁铬合金,铬使钢的耐腐蚀能力大为提高。在铬钢中加入镍、钼、钛、锰等其它金属时,可进一步改善其耐腐蚀性和工艺加工性能。不锈钢中铬的含量一般在12%以上。常见的不锈钢品种有两大类:一类是含铬在12%的铬不锈钢;另一类是含铬为16%-20%,含镍为8%-14%的铬镍不锈钢。后一类不锈钢耐腐蚀性能更好,机械加工性能也较优良,在化工设备制造领域用途很广。

      ---铬镍不锈钢的典型代表是含铬18%,含镍8%的不锈钢,俗称18-8铬镍钢。但即使这种有优良耐腐蚀性的不锈钢也不是对所有化学药品都有抵抗能力。18-8铬镍钢和含铬量在11.5%-18%的不锈钢(马氏体钢)和含铬量在11.5%-27%不锈钢(低碳钢)对各种化学药品的耐腐蚀情况不同。

      ---18-8铬镍钢有良好的耐腐蚀性能,这是因为它的表面有一层致密的氧化铬薄膜保护内部使其在通常的条件下不被腐蚀,但在高温条件下仍会受腐蚀,如在80℃以上的高温下,18-8铬镍钢会被60%的硫酸、醋酸和草酸所腐蚀。另外水溶液中含有氯离子等卤素离子时会对不锈钢的腐蚀起促进作用,如盐酸对不锈钢有强烈的腐蚀作用,次氯酸盐水溶液中的活性氯含量在200mg·kg-1以上时会对不锈钢有显著的腐蚀作用,水溶液中活性氯含量在10mg·kg-1时经过长时间接触也会使不锈钢表面稍变粗糙。食盐、氯化铵等含氯离子的水溶液也会对不锈钢造成腐蚀。另外,氯、溴等单质对不锈钢有强烈的腐蚀作用。

      ---因此,在生产不锈钢酸洗剂时,绝不允许有腐蚀不锈钢的物质存在。