酸洗

中文名称：酸洗
英文名称：acid washing
定义：指清洁金属表面的一种方法。通常与预膜（pre-passiviting treatment）一起进行。
　　一般将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。

　　(一)利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和盐酸。酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。一般多用浸渍酸洗法，大批量生产中可采用喷射法。钢铁零件一般在10%～20%(体积)硫酸溶液中酸洗，温度为40℃。当溶液中含铁量超过80g/L，硫酸亚铁超过215g/L时，应更换酸洗液。常温下，用20%～80%(体积)的盐酸溶液对钢铁进行酸洗，不易发生过腐蚀和氢脆现象。由于酸对金属的腐蚀作用很大，需要添加缓蚀剂。清洗后金属表面成银白色，同时钝化表面，提高不锈钢抗腐蚀能力。采用浓度为5%~20%的硫酸水溶液，清除工件表面氧化皮和粘附盐类的工艺称为硫酸酸洗法。市面上出售的工业浓硫酸通常含H2SO475%~97% (质量分数)，也可以选用褐色工业硫酸溶液，它含H2SO475%~78%(质量分数)。
　　(二)为了消除硅藻土载体表面吸附，减少色谱峰拖尾，载体在使用前需进行酸洗或碱洗处理。酸洗是把载体用6mol/L盐酸浸煮2h或浓盐酸加热浸煮30min，过滤，用水洗至中性，烘干。酸洗可除去表面上的铁、铝、钙、镁等杂质，但不能除去硅醇基。酸洗载体适宜于分析酸性样品。
　　（三）酸洗常用的酸为：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸。在酸洗时务必加入酸洗缓蚀剂，防止酸对金属的腐蚀。

　　现阶段采用的酸洗工艺除去不锈钢表面厚氧化皮，使用温度高，酸洗时间长，导致加工成本居高不下；而常温除氧化皮工艺对除去薄氧化皮效果好，对厚氧化皮效果不理想，特别是焊接处黑渣基本上除不掉 。针对这种情况，笔者在总结不锈钢前处理成功经验的基础上，采用两步酸洗综合处理技术，研究成功了不锈钢常温快速酸洗工艺。该工艺常温下能快速去除不锈钢表面厚氧化皮，特别是对焊接处黑皮及夹杂物去除效果好，酸洗处理后表面洁净光亮，不易失光褪色，不泛黄。
工艺流程
　　不锈钢件上挂→化学除油(常规碱性化学除油或表面活性剂除油) →热水洗→流水洗→第一步酸洗→流水洗→第二步酸洗→流水洗→转入下道工序(如：化学着色→回收→流水洗→硬化处理→流水洗→封闭处理→流水洗→干燥→成品)
　　第一步酸洗的主要目的是除去焊接处和焊缝的黑皮和夹杂物及部分氧化皮，经优化筛选，确定的工艺规范如下：
　　盐酸 300 mL/L
　　磷酸 60 mL/L
　　双氧水 120 mL/L
　　稳定剂 80 mL/L
　　表面活性剂 2 mL/L
　　θ 室温
　　t 1～2 min
　　第一步酸洗处理后不能完全除尽氧化膜，表面附着一层灰色膜，光泽较差，必须经过第二步酸洗，除去表面灰色膜，使其达到近似镜面光亮，经优化筛选实验验证，采用如下工艺规范：
　　氢氟酸 300 mL/L
　　硫酸 200 mL/L
　　双氧水 240 mL/L
　　双氧水稳定剂 80 mL/L
　　酸洗缓蚀剂 0.5 g/L
　　表面活性剂 2 mL/L
　　θ 室温
　　t 2～3 min


　　水垢是一种或多种化合物的混合物成垢物包括钙镁碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及铁的氧化物等。常见的是碳酸盐，由于钙镁的碳酸盐溶解度很小，水中的钙镁大部分以碳酸氢盐的形式存在，碳酸氢盐与碳酸盐、二氧化碳才在如下平衡关系：
　　Ca(HCO3)2 ===CaCO3+CO2↑+H2O
　　Mg(HCO3)2 ===MgCO3+CO2↑+H2O
　　由于温度或者其他因素使方程式向右边移动，生成碳酸盐结垢。为了除掉水垢，工业上常用盐酸、硫酸、磷酸清楚水垢。其反应机理如下（以HCL和HNO3为例）：
　　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
　　在除垢的同时也除了铁锈，反应机理如下（以盐酸为例）：
　　FeO+2HCl→FeCl2+H2O
　　Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
　　Fe3O4+8HCl→2FeCl3+FeCl2+4H2O
　　生成的氯化亚铁和三氯化铁能溶于溶液中。与此同时，酸溶液还会与钢铁基体发生如下反应：
　　FeO+2HCl→FeCl2+2[H]
　　2[H]→H2↑
　　生成的氢气对难容的水垢及氢化物起机械剥离脱落作用，有利于除垢。但原子氢渗入金属基体也有腐蚀作用。
　　在清洗除垢工程中，由于酸与垢反应生成二氧化碳和氢气，难容的硫酸盐水垢和硅垢等随着大量碳酸盐水垢被溶解后而变成松散的残渣片，自动脱落或由冲刷气动冲掉，同时把难溶的钙镁盐自动脱落冲掉。