快洗工藝
現階段采用的酸洗工藝除去不鏽鋼表面厚氧化皮,使用溫度高,酸洗時間長,導緻加工成本居高不下;而常溫除氧化皮工藝對除去薄氧化皮效果好,對厚氧化皮效果不理想,特别是焊接處黑渣基本上除不掉。在總結不鏽鋼前處理成功經驗的基礎上,采用兩步酸洗綜合處理技術,研究成功了不鏽鋼常溫快速酸洗工藝。該工藝常溫下能快速去除不鏽鋼表面厚氧化皮,特别是對焊接處黑皮及夾雜物去除效果好,酸洗處理後表面潔淨光亮,不易失光褪色,不泛黃。
工藝流程
不鏽鋼件上挂→化學除油(常規堿性化學除油或表面活性劑除油)→熱水洗→流水洗→第一步酸洗→流水洗→第二步酸洗→流水洗→轉入下道工序(如:化學着色→回收→流水洗→硬化處理→流水洗→封閉處理→流水洗→幹燥→成品)
第一步
酸洗工藝
第一步酸洗的主要目的是除去焊接處和焊縫的黑皮和夾雜物及部分氧化皮,經優化篩選,确定的工藝規範如下:
鹽酸:300mL/L
磷酸:60mL/L
雙氧水:120mL/L
穩定劑:80mL/L
表面活性劑:2mL/L
θ:室溫
t:1~2min
第二步
酸洗工藝
第一步酸洗處理後不能完全除盡氧化膜,表面附着一層灰色膜,光澤較差,必須經過第二步酸洗,除去表面灰色膜,使其達到近似鏡面光亮,經優化篩選實驗驗證,采用如下工藝規範:
氫氟酸:300mL/L
硫酸:200mL/L
雙氧水:240mL/L
雙氧水穩定劑:80mL/L
酸洗緩蝕劑:0.5g/L
表面活性劑:2mL/L
θ:室溫
t:2~3min
清除水垢
水垢形成
水垢是一種或多種化合物的混合物成垢物包括鈣鎂碳酸鹽、硫酸鹽、矽酸鹽及鐵的氧化物等。常見的是碳酸鹽,由于鈣鎂的碳酸鹽溶解度很小,水中的鈣鎂大部分以碳酸氫鹽的形式存在,碳酸氫鹽與碳酸鹽、二氧化碳才在如下平衡關系:
Ca(HCO3)2===CaCO3+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2===MgCO3+CO2↑+H2O
除垢機理
由于溫度或者其他因素使方程式向右邊移動,生成碳酸鹽結垢。為了除掉水垢,工業上常用鹽酸、硫酸、磷酸清楚水垢。其反應機理如下(以HCL和HNO3為例):
Ca(HCO3)2+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2+2HCl→MgCl2+CO2↑+H2O
Ca(HCO3)2+2HNO3→Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2+2HNO3→Mg(NO3)2+CO2↑+H2O
在除垢的同時也除了鐵鏽,反應機理如下(以鹽酸為例):
FeO+2HCl→FeCl2+H2O
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
Fe3O4+8HCl→2FeCl3+FeCl2+4H2O
生成的氯化亞鐵和三氯化鐵能溶于溶液中。與此同時,酸溶液還會與鋼鐵基體發生如下反應:
FeO+2HCl→FeCl2+2[H]
2[H]→H2↑
生成的氫氣對難容的水垢及氫化物起機械剝離脫落作用,有利于除垢。但原子氫滲入金屬基體也有腐蝕作用。
在清洗除垢工程中,由于酸與垢反應生成二氧化碳和氫氣,難容的硫酸鹽水垢和矽垢等随着大量碳酸鹽水垢被溶解後而變成松散的殘渣片,自動脫落或由沖刷氣動沖掉,同時把難溶的鈣鎂鹽自動脫落沖掉。