|
目前奥氏体不锈钢酸洗技术： 奥氏体不锈钢带钢表面存在一层致密的氧化皮，为降低其硬度和改善组织，需要对其进行退火，退火后不锈钢表面氧化皮量增加，需先经过机械破鳞，将其表面大部分氧化皮去除，在经酸洗除去剩余氧化皮，并在其表面生成一层钝化膜。 使用20%HNO3+20%HF+60%H2O（均为体积分数）酸洗液对0Cr18Ni9奥氏体不锈钢进行酸洗，当酸液温度为52±2℃，腐蚀时间为8-16min，不锈钢表面粗糙，腐蚀明显，但对力学性能影响较大，导致不锈钢变脆[1]。郑其勇等[2]配制4g/LHF+50g/LHNO3的酸洗液，控制酸洗液的温度为40℃对节镍奥氏体不锈钢进行酸洗，不锈钢表面腐蚀比较均匀，腐蚀坑小、浅、密，但当酸洗液的浓度较高时，不锈钢表面腐蚀严重，有明显蜂窝状使其表面粗糙。 热轧304奥氏体不锈钢在220g/LHNO3+40g/LHF温度为50℃的酸洗液，酸洗90s和200g/LH2SO4温度为95℃酸洗液，酸洗300s，两种酸洗工艺下酸洗，混酸酸洗效果优于硫酸酸洗，这是由于混酸酸洗可通过氧化皮裂纹和孔洞快速渗透到氧化皮底层和金属基体表面，溶解贫铬层和氧化皮底层SiO2，与贫铬层中Fe、Cr、Ni、Mn、Si反应产生大量NO和H2起到鼓泡作用，使氧化皮与金属基体剥离并脱落。而硫酸虽然对铁氧化物的溶解能力较强，但不锈钢氧化皮外层铁氧化物占比小，内层Cr2O3和FeCr2O4占比大[3]。 奥氏体不锈钢化学酸洗一般采用硫酸（H2SO4）+混酸（HNO3+HF）的酸洗方法，但是酸洗过程中会产生大量的氮氧化物废气和含氮废水，严重污染环境，脱硝成本较高。采用无硝酸酸洗液对不锈钢进行酸洗，不含硝酸，避免环境污染，节省环保处理成本。谢霞[4]采用H2SO4+HF+H2O2+Fe3+无硝酸混合酸液对304奥氏体不锈钢酸洗，利用Fe3++H2O2的强氧化作用（代替HNO3氧化性），HF的强活化能力和H2SO4+HF提供的强酸性溶解在不锈钢氧化铁皮和金属基体面存在的贫Cr层，使不锈钢表面的氧化铁皮与基体发生剥离脱落。并且在无硝酸酸洗体系中，Fe3+离子可促进腐蚀电位的提高，有利于增大溶解速率。 公开了一种300系奥氏体不锈钢无硝酸酸洗方法，先将不锈钢浸入硫酸酸洗液中，硫酸浓度为180-250g/L，酸洗液温度为78-82℃，酸洗时间为27-32s，不锈钢经过硫酸酸洗液后浸入第一段无硝酸酸洗液中进行酸洗，酸洗液主要成分为：H2SO4浓度为60-70g/L、HCl浓度为9-13g/L、Fe3+浓度为37-43g/L、Fe2+浓度为15-25g/L。酸洗液温度为63-67℃，酸洗时间为27-32s。不锈钢经过第一段无硝酸酸洗后，浸入第二段无硝酸酸洗液中进行酸洗，酸洗液主要成分为：H2SO4浓度为60-70g/L、HCl浓度为9-13g/L、Fe3+浓度为37-43g/L、Fe2+浓度为15-25g/L、酸洗助剂（氧化剂和缓蚀剂）浓度为0.7-1.5g/L。酸洗液温度为63-67℃，酸洗时间为27-32s[5]。李勇华等[6]公开了一种304奥氏体不锈钢无硝酸酸洗方法，对不锈钢依次进行预酸洗、第一段无硝酸酸洗和第二段无硝酸酸洗，其中两段无硝酸酸洗均采用（H2SO4+Fe3++Fe2++H2SiF6+H2O2）的混合酸洗液。预酸洗时，H2SO4的浓度为155-165g/L，酸洗液温度为77-83℃，酸洗时间为28-34s，第一段和第二段无硝酸酸洗液中，H2SO4浓度为55-75g/L，H2SiF6浓度为35-45g/L，Fe3+浓度为38-42g/L，Fe2+浓度为0-30g/L，H2O2浓度为4-6g/L，酸洗液温度为62-67℃，酸洗时间为28-34s。季吉清[7]公开了一种奥氏体不锈钢酸洗钝化剂，其主要重量成分：过氧化氢1-4份、氟硅酸1-2份、硝酸钾0.6-1.5份、椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜2-3份、十二烷基二甲基氧化胺0.5-0.8份、聚丙烯酰胺0.2-0.3份、硫脲0.6-1.5份、乌洛托品0.1-0.5份、环氧硬脂酸辛酯0.1-0.7份、水5-12份，升温40-50℃，搅拌均匀即可得到酸洗钝化剂。 参考文献 [1] 陈胜利, 郭和平, 李玉生, 等. 酸洗对薄壁0Cr18Ni9不锈钢腐蚀的试验研究[J]. 失效分析与预防, 2015, 10(6): 384-388. [2] 郑其勇, 祁卫东, 林隆声. 节镍型奥氏体不锈钢紊流酸洗工艺[J]. 世界钢铁, 2013, 13(6): 57-61. [3] 李勇华, 邵远敬, 贺立红. 热重奥氏体不锈钢带钢酸洗工艺机理分析[J]. 钢铁, 2014, 49(10): 58-61. [4] 谢霞, 乔军, 贺立红. 热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理分析[J]. 轧钢, 2020, 37(2): 64-68 [5] 未公开发明人. 一种环保型热轧300系奥氏体不锈钢酸洗方法: 中国, ZL201710682352.3[P]. 2017-8-10. [6] 李勇华, 贺立红, 陈连龙, 等. 一种热轧304奥氏体不锈钢无硝酸酸洗方法: 中国, ZL201610387027.X[P]. 2016-6-2. [7] 季吉清. 一种奥氏体不锈钢酸洗钝化剂及其制备方法: 中国, ZL201710661113.X[P]. 2017-8-4. 自主研发的系列创新产品： 低污染型脱除不锈钢氧化鳞皮的酸洗液产品 一、技术背景 钢铁工业中不锈钢管材、不锈钢钢板及带材的生产，都要经过连铸、热轧和退火等工序， 由于高温和氧化性气氛的影响，在不锈钢表面产生连续、致密、与基体附着力较强的黑色氧 化鳞皮。另外，不锈钢在其它生产加工过程中，例如，焊接、拉拔、冲压成型等也都会产生 氧化鳞皮。由于不锈钢中除 Fe 外，还含有 Cr、Ni 及少量的 C 和 Si，另外，还可能存在 Mn、 Ti、Mo、W 等元素，所以不锈钢氧化鳞皮的化学组成比较复杂，主要有 FeO、Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、NiO、SiO2和难溶的 FeO·Cr2O3、NiO·Fe2O3等氧化物。它们在不锈钢表面形成结构复杂、不完整的氧化鳞皮。据文献，不完整的氧化鳞皮不但没有装饰性外观，而且会加快金属表面的电化学腐蚀。研究发现当氧化鳞皮中有新的氧化物形成时，由于体积差异，会在金 属表面产生应力，而氧化物与基体的热膨胀系数不同，也会产生相应的应力，这些表面应力 的存在都会加快不锈钢表面的应力腐烛，因此，如果不釆取适当的措施去除这层氧化鳞皮， 不但会影响产品的外观，也会影响后序加工过程甚至会直接影响到产品的使用性能。彻底清 除不锈钢表面的氧化鳞皮对顺利进行下一道加工工序，防止不锈钢表面腐蚀，延长不锈钢零 部件使用寿命，具有重要的实际意义。 不同种类不锈钢因化学组成不同，其氧化鳞皮的成分和结构差异很大，因此釆用的化学 酸洗方法也不尽相同，计对不同种类不锈钢氧化鳞皮的清除，采用的酸洗配方也不尽相同。 不锈钢化学酸洗工艺，目前多采用混酸中加氧化剂的酸洗除鳞方法。 二、目前应用技术 德国SDL、日本WSL、美国 、德国HG、捷克 EKOMOR 等公司，酸洗工艺 大多采用还原型碱浸与预酸洗和混酸洗，成品采用硝酸钝化和石灰中和处理。还原型碱浸是 由质量分数 0. 16% ～ 0. 30%的 NaH 加 NaOH 组成; 预酸洗液由质量浓度为 180 ～ 220 g /L 的 H2SO4组成; 混酸是由质量浓度为 20 ～ 55 g /L 的 HF 和质量浓度 为 120 ～ 220 g /L 的 HNO3 组成。但是国外不锈钢酸洗一般采用隧道式全封闭 自动化酸洗生产线，（HNO3 + HF) 废酸采用酸过滤和酸再生装置处理后返回酸洗槽使用。H2SO4 雾采用酸雾净化塔进行喷淋处理，用 NaOH 溶液作为吸收液。氮氧化物使用酸雾净 化塔进行喷淋处理，用 NaOH、NaClO2和 Na2S2O3作为吸收液。能够有效控制环境污染。 也有比较先进的技术，如Cleanox -352 环保型酸洗技术是意大利米兰的专利技术，现由 德国汉高公司生产销售。该技术已在美国、意大利、西班牙、韩国等数十个国家应用。原料 配方需向HG公司购买，生产成本高。 国内普遍也采用（HNO3 + HF)混酸技术，但是多为开放式处理，酸雾严重，操作环境恶劣。 三、本产品技术特点 本项目产品的酸洗液为硫酸添加促进剂组成，不含易挥发的盐酸，硝酸和氢氟酸。取代目前的（HNO3 + HF)混酸酸洗液，需要添加盘管加热装置（80℃）。已经研发成功的酸洗液包括用于304钢、303钢和420J2钢（B钢 产品应用）。 该技术的特点: (1) 酸液不含硝酸，不含难于处理的硝酸盐，亚硝酸盐和六价铬; 没有氮氧化物气体产 生，三废处理费用少。 (2) 酸洗过程中只溶解氧化皮，不溶解基体，金属损失少。 (3) 酸洗速度和酸洗质量优于一般混酸酸洗。 (4) 与现有国外技术相比特点简化工艺，不需要还原型碱浸与预酸洗工艺及其对应设 备；与现有国外技术相比特点是取代易挥发的（HNO3 + HF)混酸。 (5) 酸洗液本身成本远低于现有混酸酸洗液，增加的成本在于酸洗槽的加热装置改造。 四、本产品适用304不锈钢等 304不锈钢是一种通用型Cr一Ni 奥氏体不锈钢， 具有耐蚀性、强度高、韧性好等优点， 并兼具优良的加工成型性和可焊接性， 广泛应用于船舶、汽车、桥梁、压力容器等领域。 由于不锈钢热轧生产过程中持续处于高温并与氧化气氛接触的环境，因此304不锈钢板热轧 时表层会生成较厚的鳞状氧化层即氧化铁鳞。该氧化层极易被压入不锈钢板而引起表面缺 2陷。因此， 为了提高热轧钢板的表面质量和美观性， 需要进一步对热轧钢板进行酸洗除鳞 和精轧， 而酸洗除鳞的效果直接影响着最终钢板的表面质量， 氧化铁鳞的结构、组成和成 分又直接影响到酸洗液的选取和配比。由于实际生产中的各类不锈钢中元素种类、含量、组 织结构、加热气氛等均有较大差别， 这就使不锈钢表面形成的氧化膜结构、组成也有所不 同。本产品目前测试适用于304不锈钢，可能适用于其它SUS300系列奥氏体不锈钢材料，如 316和304L、316L等。 该项目产品是B钢集团的“不锈钢大盘圆表面氧化铁皮处理工艺其相关技术开发”项目 的延伸产品，累计投入研究经费达到120余万元。兴化1200多家不锈钢民营企业创造的产值 占规模以上工业企业的六成，产量占全国市场的七分之一。走近好多中小企业，其传统的酸 洗方式引发酸雾，危害操作人员身体健康，污染厂区及周围环境，腐蚀设备及相关建筑物， 但因为至今尚未完全作环保限制，不少企业不愿意投入设备进行设备改造或者更换环保型酸 洗液。在上海嘉定和宜兴的相关不锈钢企业已经得到限定整改甚至停产的通知，而推动不锈 钢产品及其加工技术的转型升级已成为泰州不锈钢基地的不二选择和现实追求。 五、酸雾的危害 由于全球变暖和环境污染加剧， 世界各地的雾天越来越多， 其中酸雾的发生率更是呈 明显上升势头。科学家提醒我们，酸雾猛于虎，酸雾的危害居其他酸性降水形式( 酸雨、酸 雪、酸霜、酸雹等) 之首，对此切不可掉以轻心。成了酸雾。国际上有一个酸雾的界定标准， PH 值小于5.6，而酸雾的PH 值越小，酸性越强。 日本神奈川大学井川学教授测到的酸雾PH值平均为4.32，我国济南市测到的酸雾PH 值更低，最近为3.78。酸雾不仅酸性大，腐蚀力强，而且毒性烈。这是因为酸性粒子在空气中与水结合成雾后，毒性会提高10 倍以上。酸雾有利于某些酸性病毒、细菌的繁衍加剧了毒害程度。酸雾与酸雨不同，它在空气中的滞留时间特别长，可以长时间地附着于物体和人体身上，这也是酸雾毒性烈于酸雨的原因。 我国中医有“清邪居上”和“雾伤于上”的说法。“清邪”即雾，雾以伤害人体上部为 主， 包括眼睛、鼻子、咽喉、气管、肺部等。酸雾对人的伤害比一般的雾更重， 极易引发 儿童感冒、咳嗽、发烧、肺炎等疾病， 而成年人则以心血管和呼吸道疾病为最多。 更为严重的事实是：在人体内部，氢氟酸与钙离子和镁离子反应，正因为如此，它会使 靠以上两种离子发挥机能的器官丧失作用，例如对牙、骨损害较严重。氢氟酸在挥发时吸入 了含氢氟酸的气体，就会恶心。在没有创口的情况下，氢氟酸可以通过皮肤直接渗透到人体 3内，所到之处对人体组织产生坏死性的影响，这是它的最可怕之处。（The end） 另外几项成熟产品技术： ①拉丝耐磨磷化处理液，在拉丝之后保持表面处理膜层，减摩润滑效果明显。 ② 防腐磷化替代液：取代酸洗、磷化工艺，钢铁基材一步带锈处理，去掉繁杂的多步 工艺，处理之后，表面带锈转化，不需要除锈，可以能够直接涂装。现在由于环保限制， 不给大型构件进行现场磷化处理，打磨除锈又不彻底。泰州ST环境科技有限公司Y总 有意推广应用到江苏省泰州市某体育器材有限公司。 ③带锈水性防腐（工业）涂料：不需要除锈，直接将铁锈转化成涂料的一部分，水性 环保，转化形成黑色涂膜，需要颜色装饰的话再进行面涂。      |
|
|
