金屬材料的除銹清洗方法

去除金屬材料表面的腐蝕產(chǎn)物的清洗方法稱(chēng)為除銹清洗。通常采用的方法有物理法(包括人工和機械研磨的方法)和化學(xué)法(包括酸洗、堿洗、鹽溶和超聲波法)以及電化學(xué)法（電解）。

（1）磨料噴砂清洗

磨料清洗是用極細的固體微粒借助水流或氣流為動(dòng)力，撞擊清洗對象表面使腐蝕產(chǎn)物去除的物理清洗方法。磨料噴砂清洗是把干的或懸浮于液體中的磨料定向噴射到金屬材料表面的清洗方法。磨料噴砂清洗可以去除金屬表面的鍍層、氧化皮、干燥污物、涂料等污垢。

干噴砂使用的磨料包括金屬切砂、鐵丸、玻璃、細砂、干冰等。使用l時(shí)根據需要選擇合適硬度、密度、顆粒大小和形狀的磨料。對于較薄的金屬材料可選用液體噴砂。通常使用100~5000目的磨料與水混合形成泥漿。加壓使泥漿通過(guò)噴嘴噴射到待清洗材料上。為防止液體造成金屬銹蝕，噴砂液中常加有1%~1.5%由Na₅P₃O₁₀、Na₂CO₃、OP乳化劑等組成的防銹劑。

用于噴砂清洗的設備有三種：不借助空氣壓力作用的拋砂葉片或轉葉輪，利用空氣壓力作用的噴嘴設備，吸入式（導人式）的噴嘴設備。

（2）酸洗除銹

酸洗是通過(guò)浸泡在酸水溶液中去除金屬材料表面氧化皮和其他雜質(zhì)的化學(xué)清洗方法。由于酸洗既經(jīng)濟又適合連續作業(yè)，所以是去除金屬材料尤其是大噸位材料表面腐蝕產(chǎn)物最有效的方法。為抑制酸對金屬的腐蝕和氫脆的發(fā)生，在酸洗液中要加入緩蝕劑和氫脆抑制劑。

（3）熔鹽法清理氧化皮

是指待清洗材料與清洗劑混合于一體在高溫下進(jìn)行加熱，該清洗劑由固態(tài)轉變?yōu)槿廴跔钜簯B(tài)，從而使待清洗表面的氧化皮脫落或轉化成易溶于水或酸的化合物。這種方法適用處理常規方法難以去除的污垢。熔鹽法去除氧化皮可分為氧化法、電解法和還原法。

①氧化法。由于氧化皮與金屬基體的熱膨脹系數不同，當被清洗材料浸人熔鹽時(shí)，溫度上升至鹽熔溫度后使氧化皮產(chǎn)生裂紋，熔鹽從裂紋浸入并將靠基體的底部低價(jià)氧化物氧化成高價(jià)的氧化物，由于體積隨反應進(jìn)行而增大，使表層氧化皮膨脹破裂。同時(shí)熔鹽與氧化皮反應生成水溶性鹽而便于在隨后的酸洗中清洗。最后用水急冷時(shí)，由于溫度劇烈變化和產(chǎn)生蒸汽使不溶性膜變得疏松而脫落。這種方法有用途廣、操柞簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，工業(yè)上大量生產(chǎn)的產(chǎn)品如不銹鋼，鈦金屬的圓料、棒料、線(xiàn)材和帶材都采用此法處理。

如不銹鋼表面含有73%Fe、18%Cr、9%Ni的氧化皮在氫氧化鈉和硝酸鈉鹽溶液中發(fā)生如下反應：

2Fe₃O₄+NaNO₃=3Fe₂O₃+NaNO₂

2F₃O+NaNO₃=Fe₂O₃+NaNO₂

Cr₂O₃+3NaNO₃=2CrO₃+3NaNO₂

CrO₃+2NaOH=Na₂CrO₄+H₂O

反應溫度205~480℃，在二氧化錳催化作用下，反應生成的亞硝酸鈉與空氣中的氧反應又轉化為硝酸鈉和Fe3O1反應，這樣生成的Fe₂O₃、CrO₃等就易去除。

②還原法：還原法是用氧化鈉去除氧化皮的方法，也是在熔堿液中進(jìn)行。在氫氧化鈉堿液中金屬鈉和氫氣反應生成氫化納，與浸泡在熔堿液中的金屬接觸時(shí)把氧化皮中的鐵、鎳、鉻的氧化物還原成金屬。當金屬從熔堿中冷卻時(shí)，由于銹垢與金屬基體間膨脹系數的差異而殘存的氧化皮從金屬表面脫落。

還原法的工藝為：氫化鈉生成→還原氧化皮→水冷卻→酸洗→水洗。

③ 電解法。在既無(wú)化學(xué)氧化作用又無(wú)化學(xué)還原作用的熔鹽中通入直流電后，溶鹽被激活而具有氧化性或還原性。熔鹽電解法主要用于除卻鑄件上的型砂。

（4）堿液除銹。利用堿液清除氧化皮，既不腐蝕金屬基體，也不會(huì )產(chǎn)生氫脆，是一種可取的方法。通常把利用絡(luò )合劑使金屬氧化物中的金屬離子絡(luò )合而使銹去除的方法稱(chēng)為堿性除銹法。表3-24、表3-25為兩種堿性除銹清洗劑的配方。

表3-24 堿性除銹清洗劑配方/(g/L)

成分	配比
	Ⅰ	Ⅱ
EDTA	30~50	——
NaOH	100~150	150
氰化鈉	50~75	75
焦磷酸鈉	——	50
表面活性劑	0.1~0.2	0.2~0.7
使用條件	50~70℃ 、5~40A/dm2下電解，70~90℃熱溶液加浸泡

表3-25 美軍軍標MIL-C-14460A規定的除銹用堿性清洗劑/%

成分		Ⅰ	Ⅱ
葡萄糧酸鈉		>13	-
氫氧化鈉（粉未）		>25	>35
起泡劑		>54	>4
乙二胺四乙酸四鈉		>7	25~35
氰化鈉		--	25~35
使用條件	濃度/（g/L）	600	240~360
	溫度/℃	沸點(diǎn)	55以下

（5）超聲波除銹

通常用30~70kHz超聲波，在40~60℃下，用5%~20%酸作除銹劑清洗，使用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸及基混合液。