- A+
金属表面的除锈及其设备
把金属表面上的锈迹、氧化皮和腐蚀产物除去的过程称为除锈。除锈的方法有机械除锈和酸洗除锈等。
1、机械除锈 借助机械动力进行除锈。其特点是效率高质量好。常用的机械除锈方法有喷丸法和抛丸法。
(1)喷丸(砂)法:适用于铸件、钢铁、铝合金等厚板材工件的除锈。用压缩空气把石英砂、铁丸、钢丸、铝丸等由喷嘴喷到到工件表面,以弹丸的冲刷力使锈迹和氧化皮脱落。喷砂用的砂粒粒度要小,应在1.5mm以下,空气压力为0.3~0.5MPa。喷丸(砂)法能获得光亮、纹理细密的表面效果,但施工过程中会产生大量矽尘,劳动条件较差。湿法喷砂可以减少矽尘,但喷砂面很容易再次锈蚀。
(2)抛光法:利用高速旋转的叶轮将弹丸抛出,对工件表面进行冲击,除去锈迹和氧化皮。抛光法除锈效率高,便于实现机械化生产,所以得到了比较广泛的应用。
2、酸洗除锈的种类 用酸性溶液溶解工件表面上的金属氧化物和锈层的工序称为酸洗除锈。比较常用的有磷酸、盐酸、和硫酸溶液。
(1)磷酸除锈:磷酸能够在钢材表面生成一层不溶于水的磷化膜,具有防止过蚀和氢脆作用。这种保护膜的防蚀性较好,清洗后的残留物对金属腐蚀性小,适用于铸件和有孔膜的金属件除锈。但是磷酸除锈去除氧化此的速度较慢,成本高,所以及往生产中应用较少。
磷酸除锈的配方:
磷酸 (H3PO4) 100~140g/L
时间 8~10min
温度 常温
(2)盐酸除锈:盐酸除锈速度快,出白去渣作用明显,表面处理的质量较好,没有酸洗残渣和斑点。但是在生产中有盐酸气体挥发,而且成本较高,因此在生产中采用的也不多。
盐酸除锈配方:
盐酸 (HC1) 10~15 g/L
乳化剂 (OP) 5 g/L
六次甲基四胺 0.2 g/L
时间 5min
温度 70~80℃
(3)硫酸除锈:虽然硫酸处理有易产生氢脆和过腐蚀的缺点,但由于生产成本低,特别是当溶液浓度较低时,通过提高温度也能提到满意的除锈效果,加之硫酸成分挥发少,所以这种除锈得到广泛应用。通常使用浓度为10%的硫酸液体,温度为50~70℃。
硫酸除锈配方(钢铁工件):
硫 酸 (H2SO4 ) 120~180 g/L
时 间 6~10min
温 度 55~70℃
在酸洗液中加入少量(约2%)的缓蚀剂如若丁、乌洛托品等,能明显减缓氢脆和过腐蚀现象。
油脂污染不太严重的钢铁工件可以采用除油除锈二合一工艺,即在酸洗液中添加耐酸性的表面活性剂,使除油除锈过程同时进行。这是一种成本低廉、工艺简便、效果较好的工业清洗方法。常用的表面活性剂有:OP乳化剂(聚乙二醇烷胺基醚,属非离子型)、601工业洗涤剂(十二烷胺基芳基磺酸钠,阴离子型)。
二合一除油除锈配方(钢铁工件):
硫 酸 (H2SO4 ) 130~180 g/L
OP乳化剂 10~15 g/L
硫 脲 3~5 g/L
时 间 5~10min
温 度 65~70℃
铝及铝合金化学氧化除锈配方(1):
碳 酸 钠 (Na2CO3 ) 45~50 g/L
铬酸钠 (Na2CrO4 ) 10~15g/L
氢氧化钠 ( NaOH ) 1.5~2.5 g/L
时 间 15min
温 度 85~95℃
钝 化处理:
铬 酐 (CrO3) 20g/L
时 间 10~15min
(1) 浸渍法酸洗的设备:浸渍法除锈由槽体和加热管组成,如图3—2所示。应注意根据酸洗溶液的配方和工作温度合理地选用槽体、衬里以及加热管的耐腐蚀材料。例如硫酸除锈,通常采用20%的浓度,中温工艺条件,此时槽体可采用普通低碳钢,壁厚为6~12mm,内衬防腐蚀材料可选用硬聚氯乙烯板、玻璃钢、耐酸瓷砖、铅等。加热管可用无缝钢管外套铅锑合金、钢管外缠包玻璃钢,或者选用钛合金管,耐酸搪瓷管等。
(2)喷射法酸洗的设备:由耐酸泵打出的除锈液经喷嘴喷射到工件表面。液体冲击的机械作用和除锈液中有效成分与氧化物的化学反应综合在一起,达到除锈的目的。液体喷射速度通常控制在20m/s。喷射法除锈的效率比浸渍法高1~3倍,除锈时间缩短1/3。喷射法除锈的设备除了槽体、加热管与浸渍法所用的相同外,还要增加耐酸泵、不锈钢喷淋器等。为了防止槽体腐蚀,槽底应高出地面100mm。
(3)局部抽风装置:在酸洗除锈,包括碱液除油和磷化处理过程中均有刺激性有害气体和酸雾产生。因此必须设置局部抽风装置。溶液的蒸发速度与溶液温度有关,液温较高时需要装置更大的抽风设备。
通常在槽体的两侧设置槽边抽风罩。槽边抽风罩的三种经构形式如图3—3所示。其中条缝式槽边抽风罩的结构比较简单,但吸入的无效空气多。带吹风的槽 边抽风罩有效作用距离较大,适用于宽大的槽子,有助于节省抽风量,提高排气效果,但施工和安装工作量在。平口式槽边抽风罩抽风截面较低,结构简单,但需要抽风量较大。
抽风罩可用金属材料或塑料制成,要求有较强的抗腐蚀隆能。