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不锈钢氧化皮常温快速清洗液的研制


   、 铬 镍等合金化元素的加入可以提高不锈钢的 耐蚀性 ,但不锈钢长期暴露在空气中或经过一定时 间的使用后 ,灰尘或油脂等黏附在表面 ,使不锈钢表 面发生化学变化而形成一层薄而致密的氧化物膜 , 其主要成分为氧化铬 ( Cr2O3 ) 、 氧化镍 ( NiO) ,以及难 溶的氧化铁铬 ( FeO ? 2O3 ) 。这层氧化物膜如果不 Cr

进行及时的去除

,不仅影响产品的外观 ,而且影响后 序加工的进行 [1 ,2 ] 。去除氧化皮的方法有机械的 、 化学的 [3 ] 和电化学的 [4 ,5 ] , 国内一般多采用传统的 酸洗工艺 。常用酸洗剂分两大类 : 一类是硫酸 - 硝 酸系列 ,这类酸洗剂清洗速度快 , 具有出光作用 , 但 氮氧化物易挥发 , 操作过程有黄烟产生 , 操作环境 差 ,不利于工人健康 ; 另一类是硫酸 - 铬酸系列 , 溶 液稳定 ,具有出光作用 ,但酸洗剂中所含的铬严重污 染环境 ,废水处理成本高 [6 ] 。有人针对上述问题 ,研 制出一种 HCl - H2 SO4 - H2O2 体系的不锈钢氧化皮 清洗液 ,出光效果好 , 废液处理简单 , 达到了兼顾除 锈质量和环境保护的目的[7 ] , 但由于盐酸具有一定 的还原性和挥发性 ,作业过程中溶液温度升高时 ,容 易造成盐酸挥发 , 导致气相腐蚀 , 若遇氧化性物质 , 则易产生大量的氯气 。另外 , 反应时溶液温度升高
收稿日期 :2004 - 07 - 27

Sum 109 No110

化 学 工 程 师                                           Chemical  Engineer 2004 年 10 月

工 程 师 园 地

文章编号 :1002 - 1124 (2004) 10 - 0061 - 02                                  

不锈钢氧化皮 常温快速清洗液的研制
杨小林 ,徐   瑾
( 常州工程职业技术学院 ,江苏 常州 213000)

     :本文研制了一种用于不锈钢表面氧化皮常温快速清洗的新型除锈液 ,介绍了工艺配方与操作 摘 要

条件 ,定性讨论了除锈液中各组分的性能 、 作用 。试验结果表明 : 工艺流程简单 、 效果显著 、 污染少 ,适于快 速作业 。 关键词 : 不锈钢 ; 氧化皮 ; 快速 ; 常温 ; 清洗 中图分类号 : TF12511 + 2    文献标识码 :A
Study on quickly pickling of stainless steel oxide layer on room temperature Y ANG Xiao - Lin , XU Jin

(Changzhuo Engineering Vocational Technology College ,Changzhuo 213000 ,China)

  Abstract :A new cleaning agent for quickly pickling of stainless steel oxide layer on room temperature are studied in

作者简介 : 杨小林 (1976 - ) ,男 , 助理讲师 ,1999 年毕业于南京大学 化学系 ,理学学士 ,现从事教学工作 。

ing1

this article1 The results showed that the effect of with less processes , less pollution , the cleaning agent is good for work2 Key words :stainless steel ;oxide layer ;quickly ;room temperature ;cleaning

会加速双氧水的分解 ,从而缩短除锈液的使用寿命 。 结合高质量 、 易操作 、 快速度 、 少污染 、 低成本等 多方面因素的考虑 , 作者通过文献查阅 、 配方研究 , 选用了以硫酸的侵蚀作用为主 , 辅以双氧水的氧化 作用和氟化物的加速作用 , 制成 H2 SO4 - H2O2 - HF 体系的不锈钢氧化皮清洗液 。

1  清洗液配方 、 产品指标及配制方法
111   工艺配方及产品指标
产品指标如下 。
HF : C2 H5OH : OP 乳化剂 :

依据多次试验结果比较 ,筛选多种试剂 ,最终选

用了硫酸 、 双氧水 、 氢氟酸和乙醇及少量添加剂以适 当比例混合的不锈钢氧化皮清洗液 , 其工艺配方及 工艺配方 : H2 SO4 ( 98 %) :150~200mL ? - 1 L
H2O2 ( 30 %) : 180~240mL ? - 1 L 220~290mL ? - 1 L 70~110mL ? - 1 L

适量 余量

水:

产品指标 :

外观 :    无色透明液体

密度 :    11~113g? - 1 1 mL

62

杨小林等 : 不锈钢氧化皮常温快速清洗液的研制               2004 年第 10 期

操作温度 : 室温 反应时间 :5~8min 贮存 :    常温放置 使用寿命 :3 个月

2  各种成分的主要作用
211   硫酸 —— — 酸洗剂 214   乙醇 —— — 稳定剂
硫酸的酸性在氧化皮的酸洗过程中起主导作 用 ,另外浓度较高的硫酸表现出极强的氧化性能 ,对 金属造成氧化腐蚀 ,本身还原为低价的硫化物 ,增加 酸洗的浸蚀能力 ,提高清除氧化皮的速度 。 随着酸洗次数的增多 ,硫酸根离子减少 ,酸洗效 果降低 ,加入双氧水可以对酸洗液的活性起稳定作 用 ,延长酸洗液的使用寿命 。另一方面 ,不锈钢表面 氧化膜结构致密 , 引入双氧水的强氧化性可以使氧 化物膜的结构发生变化 ,加速氧化皮的清除 ,从而减 少硫酸的加入量 [8 ] 。双氧水在清洗液中的含量一般 为 15 %~ 25 % 。浓度太低 , 清洗速度慢 , 作用不明 显 ; 浓度太高 ,作用剧烈产生过腐蚀 , 同时过高的双 氧水浓度会使酸液更不稳定 。 加入氟化物的作用是减少钢材氢脆 、 降低游离 酸度 、 缓冲溶液 pH 值 , 另外实验结果表明 , 使用单 一的硫酸 ,不锈钢表面的氧化皮去除不完全 ,光泽度 略低 ,不能达到光亮的目的 ,氟化物的存在可以解决 这一问题 。 双氧水键能低 ,浓度较高时易分解 ,失去其氧化 作用 。因此 ,必须加入有效的稳定剂来抑制双氧水 的分解 。文献介绍双氧水的稳定剂主要是有机酸 类、 醇类及胺类 [9 ] 。比较而言 ,醇类来源广泛且价格 便宜 ,另外在酸洗过程中 , 一部分乙醇被氧化为乙 酸 ,在一定程度上增强了其酸洗能力[7 ] , 因此 , 选用 乙醇作为双氧水的稳定剂 。

112   清洗液的配制方法

首先确定所需清洗液总量 , 根据配比计算各组 分的具体用量 ,然后根据下述顺序将各组分均匀混 合即可 。水 、 浓硫酸 、 氟化物 、 、 乙醇 双氧水 、 乳化 OP 剂配制时 ,每加入一种组分后要充分搅拌 ,使溶液混 合均匀 ,并且待溶液降至室温后再加入下一组分 。

3  清洗液的使用方法及注意事项
311   酸洗操作方法 312   注意事项
1997 ,26 (5) :201 26 (2) :11 (1) :411 - 3591 1987 ,9 (6) :421

212   双氧水 —— — 氧化促进剂 213   氟化物 —— — 缓冲剂

215   乳化剂 —— OP — 缓蚀剂
术 ,1990 ,19 (3) :1 - 51
2000 ,22 (2) :22 - 231

OP 乳化剂能与油脂发生反应 ,使其脱离金属表

面 ,便于酸洗液作用 。更重要的是 , 适当配比的 OP 乳化剂可以抑制清洗液对不锈钢的过腐蚀 ; 操作过 程中产生的少量 SO2 会包容在泡沫中 , 飞沫凝成水 滴返回酸洗槽 ,无需废气处理就可操作 ,改善了操作 环境 [6 ] 。

可以 1 ∶ 的体积比将浓缩液与自来水混合 , 搅 1 拌均匀后得到工作液 。将表面带有少量油污与浮锈 的不锈钢锻件放入其中 ,浸渍约 5~8min ( 浸渍时间 与含锈量有关 ,但不可超过 10min , 否则会引起过腐 蚀) ,取出后用水冲净 ,自然晾干 。
( 1) 对油污很多的不锈钢件应事先去油 ,否则要

延长处理时间而且清洗效果欠佳 。 ( 2) 清洗液使用后由于镍离子的存在而呈淡绿 色 ,属正常现象 ,未失效 ,可继续使用 。 (3) 为避免双氧水的分解 , 应保证在室温下操 作 ,否则易导致清洗液使用寿命缩短甚至失效 。 ( 4) 定期清理沉渣及液面油污 。

参      考 文 献

[1 ]   王庆余 1 不锈钢 、 耐热合金钢氧化皮的酸洗 [J ] 1 电镀与精饰 , [2 ]   吴庭禄 ,等 1 钢铁表面漆前处理现状及发展趋势 [J ] 1 表面技 [3 ]   胡正前 , 张文华 1 不锈钢表面氧化皮的清除 [J ] 1 表面技术 , [4 ]   诸震鸣 1 [J ] 1 电镀与涂饰 ,1998 ,17 (4) :581 [7 ]   王成 ,江峰 1 不锈钢氧化皮常温无氟清洗 [J ] 1 电镀与精饰 , [5 ]   陶映初 1 钢铁材料酸洗化学 [ M] 1 北京 : 科学出版社 ,19931350 [6 ]   张火兴 ,黎晓桃 1 冷凝管表面清洗剂的探讨 [J ] 1 上海有色金 [8 ]   雷光勇 1 铜及铜合金的酸洗工艺探讨 [J ] 1 表面技术 ,1991 ,20 [9 ]   吴水清 1 过氧化氢在表面技术中的应用 [J ] 1 表面技术 ,1997 ,

属 ,2002 ,23 (3) :118 - 1201


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