钢铁工件表面铁锈中包括:氧化亚铁(FeO),灰色,易溶于酸;三氧化二铁(Fe2O3),赤色,难溶于硫酸和室温下的盐酸,结构较疏松;含水三氧化二铁(Fe2O3·nH2O),橙黄色,易溶于酸;四氧化三铁(Fe3O4),蓝黑色(黑皮),难溶于硫酸和室温下的盐酸。
(1)机械法除锈 机械法除锈是对表面锈层进行喷砂、研磨、滚光或擦光等机械处理,在制品表面得到整平的同时除去表面的锈层。
(2)化学法除锈 化学法除锈是用酸溶液或碱溶液对金属制品进行强浸蚀处理,即采用酸与金属材料表面的锈、氧化皮及其他腐蚀产物发生反应,使制品表面的锈层通过化学作用和浸蚀过程所产生氢气泡的机械剥离作用而被除去。化学除锈与机械清理相比,具有除锈速度快、生产效率高、不受工件形状限制、除锈彻底、劳动强度低、操作方便、易于实现机械化、自动化生产等优点。常用于化学除锈的酸液有盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、柠檬酸、酒石酸等,以盐酸和硫酸应用最多。例如,盐酸与铁锈及基体可发生如下化学反应:
Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
Fe3O4+8HCl→2FeCl3+FeCl2+4H2O
FeO+2HCl→FeCl2+H2O
2Fe+6HCl→2FeCl3+3H2
在化学除锈的同时,酸对基体金属表面也有浸蚀作用。因此,为防止金属表面的过腐蚀,酸洗液中一般加入少量金属缓蚀剂。一旦表面锈蚀物去净,应立即将工件取出,用清水冲洗掉余酸。然后,用碱液(一般为碳酸钠溶液)中和掉零件表面残余的酸液,最后还要用水再清洗掉上述碱液。对于铝和锌等两性金属,浸蚀多采用碱性溶液。(www.daowen.com)
化学除锈的一般工艺过程:除油—冷水洗(2次)—化学除锈—水洗。水洗是各个工序中必需的步骤,为防止工件因附着了前道工序的处理液而影响下道工序的正常进行,水洗后如果不立即进行后续施工,工件应该进行防锈处理。
(3)电解法除锈 电解法除锈是在酸或碱溶液中对金属制品进行阴极或阳极处理,除去锈层。阳极除锈的原理是化学溶解、电化学溶解和电极反应析出的氢气泡的机械剥落作用。阴极除锈的原理是化学溶解和阴极析出氢气的机械剥离作用。电解法除锈分为酸液电解除锈和碱液电解除锈。
1)酸液电解。酸液电解有三种,即在5%~20%的硫酸溶液中进行阴极电解、阳极电解、PR电解。电解浸蚀与化学浸蚀相比,更易迅速除去黏结牢固的氧化皮,而且即使酸液浓度有些变化,也不会对结果产生显著影响。
阴极电解(工件作为阴极)是指在电流密度为5A/dm2(1~10A/dm2)、温度为65~80℃条件下的电解。阴极电解的优点是材料腐蚀少,能保证尺寸精度,但由于激烈析出氢而易引起氢脆。添加缓蚀剂,既能防止金属表面进一步腐蚀,又能减少氢脆发生。
阳极电解(工件作为阳极)是借助于氧化的物理冲刷作用使氧化皮脱落,同时,由于表面产生钝化还能防止腐蚀。此外,还具有不发生氢脆的优点。
PR电解法是周期性改变工件正负极性的电解方法,它既有阴极电解效果,也有阳极电解效果,但在工件作为阴极时,仍避免不了氢气产生和镀层吸氢现象。PR电解对除去不锈钢氧化皮是有效的。
2)碱液电解。酸液电解在去除氧化皮或除锈方面效果显著,但处理的表面很粗糙,而且不可避免地有酸雾、氢脆现象发生。为克服上述缺点,并除掉污物、涂料等,应采用碱液电解法。碱电解溶液一般含有氢氧化钠、螯合物及表面活性剂。常见的螯合物有柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、EDTA等,尤其葡萄糖酸在碱性循环溶液中具有很强的络合力,易形成水溶性葡萄糖酸金属络合盐。电解时,添加表面活性剂并加以搅拌,有助于加速氧化皮或锈层的剥落。
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