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金相製備常用侵蝕劑的作用 日期:2019.08.21
硫酸
       室溫下,硫酸溶液對金屬氧化物的溶解能力較弱,提高溶液濃度,也不能顯著提高硫酸的浸蝕能力,且其濃度達到40%以上時,對氧化皮幾乎不溶解。因此,硫酸浸蝕液的濃度,鋼鐵件一般控製在10%~20%(體積比),最適宜濃度為25%(重量)。提高溫度,可以大大提高硫酸溶液的浸蝕能力,因其不易揮發,宜於加熱操作,熱硫酸對鋼鐵基體浸蝕能力較強,對氧化皮有較大地剝落作用,但溫度也不能過高,過高時容易腐蝕鋼鐵基體,並引起基體氫脆,故一般加熱到50~60℃,不宜超過75℃,而且還要加入適當的緩蝕劑。

        浸蝕過程中累積的鐵鹽能顯著降低硫酸溶液的浸蝕能力,減緩浸蝕速度並使浸蝕後的零件表麵殘渣增加,質量降低,因此,硫酸溶液中的鐵含量一般不應大於60g/L,當鐵含量超過80g/L、硫酸亞鐵超過215g/L時,應更換浸蝕液。

       硫酸溶液廣泛用於鋼鐵、銅和黃銅零件的浸蝕。濃硫酸與硝酸混合使用,可以提高光澤浸蝕的質量,並能減緩硝酸對銅、鐵基體的腐蝕速度。硫酸與鉻酸及重鉻酸鹽一起使用,可作為鋁製品的去氧劑和去掛灰劑。硫酸與氫氟酸、硝酸或二者之一混合,可用於不鏽鋼去除氧化皮。硫酸陽極浸蝕是鋼鐵去除氧化皮和掛灰的有效方法。

      鹽酸
      常溫下,鹽酸對金屬氧化物具有較強的化學溶解作用,能有效地浸蝕多種金屬。但在室溫下對鋼鐵基體的溶解卻比較緩慢,因此,使用鹽酸浸蝕鋼鐵零件不易發生過腐蝕和氫脆現象,浸蝕後的零件表麵殘渣也較少,質量較高。鹽酸的去鏽能力幾乎與濃度成正比,但如果濃度高達20%以上時,基體的溶解速度比氧化物的溶解速度要大得多,因此,生產上很少使用濃鹽酸,其適宜濃度一般在20%~80%(體積比)的範圍內。在濃度、溫度相同時,鹽酸的浸蝕速度比硫酸快1.5~2倍。
        鹽酸揮發性較大(尤其是加熱時),容易腐蝕設備,汙染環境,故多數為室溫下進行操作,個別部門也采用濃鹽酸和適當加溫。

       硝酸
      硝酸是一種氧化型強酸,為多種光亮浸蝕液的重要組成成分。低碳鋼在30%的硝酸中,溶解得很激烈,浸蝕後的表麵潔淨、均勻;中、高碳鋼和低合金鋼零件,在上述濃度硝酸中浸蝕後,表麵殘渣較多,需在堿液中進行陽極處理,方能獲得均勻、潔淨的表麵。

       硝酸與氫氟酸的混合液,廣泛用來除去鉛、不鏽鋼、鎳基和鐵基合金、鈦、鋯及某些鈷基合金上的熱處理氧化皮。然而純硝酸卻易使不鏽鋼、耐熱鋼等鈍化。

        硝酸與硫酸混合(有時加入少量鹽酸),可用於銅及銅合金零件的光澤浸蝕。

        硝酸揮發性強,在同金屬作用時,放出大量的有害氣體(氮氧化物),並釋放出大量的熱,硝酸對人體有很強的腐蝕性,操作時必須穿截好防護用具,硝酸槽要有冷卻降溫裝置,酸槽和其後的水洗槽應設有抽風裝置。

      磷酸
      磷酸是中等強度的無機酸,由於磷酸一氫鹽和正磷酸鹽難溶於水,因此磷酸的浸蝕能力較低,為彌補這一缺點,磷酸浸蝕溶液一般都需要加熱。磷酸浸蝕的突出優點是:浸蝕後殘留在零件表麵的少量溶液,能轉變為不溶性的磷酸鹽保護膜,適用於鋼鐵焊接組合件噴塗漆前的除鏽。2%磷酸,在溫度為80℃時,用於鋼鐵件除鏽。濃磷酸和一定比例的硝酸、硫酸、醋酸或鉻酸混合,可用於鋁、銅、鋼鐵等金屬的光澤浸蝕。

      氫氟酸
      氫氟酸能溶解含矽的化合物,對鋁、鉻等金屬的氧化物也具有較好的溶解能力,因此,氫氟酸常用來浸蝕鑄件和不鏽鋼等特殊材料製件。濃度為10%左右的氫氟酸對鎂和鎂合金腐蝕得比較緩和,故也常用於鎂製品的浸蝕。氫氟酸劇毒且揮發性強,使用時要嚴防氫氟酸和氟化氫氣體與人體皮膚接觸。浸蝕槽需有良好的通風裝置,含氟廢水需嚴格處理。

      鉻酐
      鉻酐溶液(鉻酸、重鉻酸)具有很強的氧化能力和鈍化能力,但對金屬氧化物的溶解能力較低,故一般多用於消除浸蝕殘渣和浸蝕後的鈍化處理。鉻酐有毒,含鉻廢水必須進行嚴格處理。

      硫酸氫鈉
      酸式鹽,多用於幹態浸蝕液的酸式鹽,可以代替硫酸,使處理更方便。

       緩蝕劑
      浸蝕溶液中加入緩蝕劑,可以減少基體金屬的溶解,防止基體金屬產生氫脆,而且能減少化學材料的消耗。緩蝕劑能吸附在裸露金屬的活性表麵上,提高了析氫的超電壓,從而減緩了金屬的腐蝕。但是緩蝕劑一般不被金屬的氧化物所吸附,因此,不影響氧化物的溶解。

      某些緩蝕劑(如若丁)在金屬表麵上吸附得比較牢固,如果浸蝕後清洗不淨,則會影響鍍層的結合力或抑製磷化、氧化等化學反應,因此,浸蝕後的零件要認真清洗。緩蝕劑的種類和用量,也應經過工藝試驗,慎重選用。

       緩蝕劑多數是具有不同結構的含氮或含硫的有機化合物,很少用無機化合物。常用的緩蝕劑有:磺化動物蛋白、皂角浸出液、若丁(主要成分為二鄰甲苯硫脲)、硫胺、硫脲、六次甲基四胺及氯化亞錫等。

       緩蝕劑的發展趨向是回歸天然。人們將重新從工業副產品、天然動植物或農副產品的殘渣中提取有效成分,製取新型無毒高效緩蝕劑,來代替上述一些汙染環境、原料來源不足、生產成本高的有機或無機化合物。

      目前從天然蛋白物、明膠、魚粉、棉餅水解物製成的緩蝕劑,對碳鋼在硫酸中浸蝕具有良好的緩蝕作用。這種緩蝕劑是由分子量較小的多種α-氨基酸構成,是一種既含氨基又含羧基的緩蝕劑。上述幾種天然蛋白水解物的添加濃度達到0.3%時,緩蝕率為95%左右,介質溫度升高,濃度增大,其緩蝕率均有不同程度增加。
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