不锈钢在生产制造过程中,尤其在热加工生产过程中,如铸造、银造、热轧、热处理、焊接等,在无保护条件下加热和保温,会在工件表面生成不同程度的氧化物,严重的是氧化皮,轻微的有氯化膜。这些氧化物中依钢种不同,含有铁、铬、镍、钼、碳等元素。常见的有FeO、Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、NiO、SiO,等,这些氧化物不仅对工件外观产生影响,还会影响后岸加工,降低耐腐蚀性能,表面氧化层与基体的密度和热膨胀系数不同,还会使工件表面存在应力等。所以,不锈钢表面的氧化物应予以去除。依据不同的情况,可采用机械法、喷沙、酸洗等方法去除不锈钢表面的氧化物。下面主要介绍不锈钢酸洗


1. 酸洗的基本原理


 目前,常见的酸洗用酸有硫酸(H2SO4)、盐酸(HCI)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)等。根据不同的情况,有多种配方。除加入某些酸外,还有的应加入缓蚀剂等。以盐酸为例说明酸洗的原理。


 FeO+2HCl=FeCl2+H2O


 Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O


 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O


  Fe+2HCl=FeCl2+H2


  前三个化学反应的结果是使铁的氧化物与酸作用,生成可溶于水的盐类(FeCl3和FeCl2),而最后一个反应的结果是酸与基体作用产生氢气(H2),氢气生成在钢的基体与氧化物之间,可促使氧化物与钢的基体分离而剥落。


 硝酸除有去除氧化物的作用外,还会起到生成钝化膜的作用。


 氢氟酸只适用于奥氏体不锈钢的酸洗,不适用于马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的酸洗。



2. 不锈钢酸洗的常见酸洗液配方


 不锈钢的酸洗,应依据不锈钢种类的不同及氧化物的形态,采用不同的酸洗液。下面介绍几种常见的不锈钢酸洗液成分配方。


①. 盐酸-硝酸-氢氟酸溶液(低浓度型)


盐酸(HCI,比重1.19):50mL/L


硝酸(HNO3,浓度65%):95mL/L


氢氟酸(HF,浓度40%):22mL/L


六次甲基四胺[(CH2)6N4]:2g/L


水(H2O)余量


使用温度:<40℃


酸洗时间:3~10min


加入六次甲基四胺可起到缓蚀的作用。


适用于经过热压、焊接加工,有较厚氧化层的不锈钢件的酸洗。但不适用于马氏体不锈钢和铁素体不锈钢。


②. 盐酸-硝酸-氢氟酸溶液(高浓度型)


盐酸(HCI,比重1.19):100mL


硝酸(HNO3浓度65%):100mL


氢氟酸(HF浓度40%):50~60mL


水(H2O):50mL


使用温度:15~40℃


酸洗时间:0.3~0.5min


这个溶液酸的比例较高,无缓蚀剂,所以作用比较强烈,适用于铸造不锈钢的酸洗。因为不锈钢铸件表面的氧化物中含有氧化硅、氧化铬、氧化镍等,在强酸溶液的作用下可以很好地起到清理的作用。


③. 盐酸-硫酸溶液


盐酸(HCI,比重1.19):300mL/L


硫酸(H2SO4,比重1.84):210mL/L


乙醇(C2H5OH):120mL/L


六次甲基四胺[(CH2)6N4]:2~3g/L


双氧水(30%H2O2):260mL/L


水(H2O):余量


使用温度:15~30℃


酸洗时间:3~5min


适用于不锈钢表面存在一层薄而致密的氧化物膜的酸洗。落液中含有硫酸和盐酸,所以比单一酸的酸洗效果好。加入六次甲基四胺可起到缓蚀的作用,加人双氧水有利于氧化膜的溶解和去除。乙醇的作用是稳定双氧水,使其充分发挥作用。


④. 对于含铬量较低的Cr13型马氏体不锈钢,氧化物中主要含有铬的氧化物,这种氧化物是酸性的,而且比奥氏体不锈钢产生的氧化层更厚,所以,有的采用硫酸-盐酸预酸洗,再用稀硝酸清洗的双重工序。


a. 预酸洗


硫酸(H2SO4,比重1.84):27mL/L


盐酸(HCl、比重1.19):310mL/L


六次甲基四胺[(CH2)6N4]:3~5g/L


水(H2O):余量


使用温度:室温


酸洗时间:15~30min


此溶液中含有缓蚀剂,且盐酸的比例较大,对氧化物的去除作用较强,可有效地疏松钢表面的氧化物。


 b. 漂白酸洗


硝酸(HNO3,比重1.55):60mL/L


水(H2O):余量


使用温度:室温~50℃


通过漂白酸洗,可以使反应物较容易地从工件表面除去。硝酸是一种很强的氧化性酸,在反应过程中放出的氧原子使不锈钢表面重新形成三氧化二铬(Cr2O3)薄膜,使工件表面洁净且提高其耐蚀性能。从漂白酸洗的原理和结果可见,这实际上是一个不锈钢的钝化过程。