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1　黑色金屬制品的浸蝕

鋼鐵制品與大氣長期接觸或進(jìn)行熱處理時(shí)，其表面會(huì)覆蓋上一層銹蝕物或黑色氧化皮，其化學(xué)組成是各種鐵的氧化物。在進(jìn)行各種表面處理時(shí)，必須預(yù)先除去這些氧化物。其方法有手工除銹、機(jī)械除銹和噴砂除銹等，而最通用的方法是采用各種酸類試劑處理來除銹。這種處理的實(shí)質(zhì)是通過酸類對(duì)銹蝕物的溶解作用，以及在處理過程中酸類與金屬基體反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣對(duì)銹蝕物的機(jī)械剝離作用而從金屬表面將銹蝕物清洗干凈。用酸類清除表面大量氧化物的過程稱為強(qiáng)浸蝕，或稱為酸洗，清除表面上肉眼不易覺察的薄氧化膜的過程稱為弱浸蝕。有時(shí)在浸蝕過程中也通以電流，則稱為電化學(xué)浸蝕，電化學(xué)浸蝕既用于強(qiáng)浸蝕，也用于弱浸蝕，弱浸蝕一般是在強(qiáng)浸蝕后進(jìn)入電鍍槽之前進(jìn)行的，該工序之后就不允許金屬制品在大氣中停留太久，特別是金屬制品表面不應(yīng)處于干燥狀態(tài)。為保證浸蝕過程順利進(jìn)行，在浸蝕之前須先行除油，否則酸與金屬氧化物不能充分接觸，會(huì)使化學(xué)溶解反應(yīng)受到抑制。

（1）化學(xué)強(qiáng)浸蝕。在黑色金屬強(qiáng)浸蝕中，常用的酸有硫酸、鹽酸，或兩者按一定比例混合的“混酸”

根據(jù)鋼鐵制品表面氧化物的組成和結(jié)構(gòu)，當(dāng)金屬制品表面只帶有疏松的銹蝕物時(shí)（其中主要是Fe2O3），可單獨(dú)用鹽酸來浸蝕，因?yàn)辂}酸對(duì)制品的浸蝕速度快，基體溶解少，滲氫程度也小些，當(dāng)金屬制品表面為緊密的氧化皮時(shí)，使用硫酸浸蝕比單獨(dú)用鹽酸時(shí)的酸耗量要小些，成本也低，這是因?yàn)榱蛩峤g時(shí)的機(jī)械剝離作用要比鹽酸的強(qiáng)，當(dāng)金屬表面的銹和氧化皮含高價(jià)鐵的氧化物多時(shí)，可采用混合酸進(jìn)行浸蝕，這樣既可發(fā)揮氫對(duì)氧化皮的撕裂作用，又可加速Fe2O3和Fe3O4的化學(xué)溶解，加速洗凈表面銹蝕物。影響強(qiáng)化學(xué)浸蝕效果的因素很多，其中主要是濃度、浸蝕溫度等對(duì)于清洗效果的影響。

實(shí)踐證明對(duì)應(yīng)于最大浸蝕速度有一個(gè)最適宜的硫酸濃度，此值約為25%（重量）。為了減少鐵基體的損失，生產(chǎn)中一般使用的濃度為20%。就鹽酸而言，雖然隨著濃度增高浸蝕速度一直增加，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鹽酸的濃度在20%以上時(shí)，基體的溶解速度比氧化物的溶解速度的增加要快得多，因此生產(chǎn)中很少使用濃鹽酸。為了避免鹽酸揮發(fā)損失，減少氯化氫毒氣的析出量，鹽酸濃度應(yīng)控制在15%以下。當(dāng)使用混酸時(shí)，多采用含10%H2SO4和10%HCl的混合液，這個(gè)比例可根據(jù)情況適當(dāng)調(diào)整。溫度對(duì)化學(xué)浸蝕速度也有較大影響，溫度升高，浸蝕速度大幅度增加。為了減少基體金屬的損耗，防止酸霧的逸出，并延長設(shè)備的使用壽命，一般都不采用高溫浸蝕。當(dāng)采用硫酸浸蝕時(shí)，溫度最高不超過60℃。當(dāng)采用鹽酸或混酸浸蝕時(shí)，溫度一般不超過40℃。

在10%20%的上述酸液中進(jìn)行浸蝕，隨著使用時(shí)間的延長，浸蝕溶液的效力將逐漸降低。這是由于酸液中酸的濃度減小和溶解了的鐵的濃度增高的緣故。當(dāng)溶液中剩余酸的濃度為3%5%以及鐵的含量達(dá)90g/L時(shí)，浸蝕液應(yīng)予以更換。

為了減輕浸蝕過程中基體金屬的溶解，確保金屬制品的幾何尺寸和減少滲氫現(xiàn)象，在浸蝕液中應(yīng)加入緩蝕劑。如在硫酸溶液中加入磷二甲苯硫脲和在鹽酸溶液中加入烏洛托品，其緩蝕效果都不錯(cuò)。

（2）電化學(xué)強(qiáng)浸蝕

黑色金屬的電化學(xué)強(qiáng)浸蝕是借助于直流電進(jìn)行的。金屬制品可以在陽極上處理，也可以在陰極上處理。清除銹蝕物的處理效果，主要視金屬表面上銹蝕物的組織和種類而定。對(duì)具有厚而平整的致密氧化皮的工件，直接用電化學(xué)強(qiáng)浸蝕，其效果是不理想的，最好先經(jīng)過硫酸溶液化學(xué)強(qiáng)浸蝕，待氧化皮疏松之后再進(jìn)行電化學(xué)處理。當(dāng)氧化物是多孔且疏松時(shí)，電化學(xué)浸蝕的效率是很高的。其優(yōu)點(diǎn)是浸蝕速度快，酸液消耗少，且制件使用壽命長，其缺點(diǎn)是耗費(fèi)電能。

目前在大量生產(chǎn)中多采用陽極浸蝕。對(duì)于形狀較復(fù)雜而幾何尺寸要求嚴(yán)格的制件，為了防止陽極浸蝕容易出現(xiàn)的過浸蝕缺陷，則可采用聯(lián)合電化學(xué)浸蝕，即先用陰極進(jìn)行浸蝕，而后轉(zhuǎn)為陽極浸蝕。陽極浸蝕可除去陰極浸蝕附著于制件表面的污物。這種聯(lián)合工藝的另一優(yōu)點(diǎn)是可以減輕滲氫現(xiàn)象。黑色金屬陽極浸蝕時(shí)，常用的電解液是15%20%H2SO4溶液，陽極電流密度為510A/dm2，操作多在室溫下進(jìn)行。
（3）弱浸蝕

弱浸蝕是金屬制品進(jìn)行電鍍前的最后一道預(yù)處理工序。其目的是除去制品表面上極薄的一層氧化膜，使表面呈現(xiàn)出金屬的晶體組織，其實(shí)質(zhì)是金屬表面活化的過程。這個(gè)常被人們忽視的操作工序，對(duì)基體金屬與鍍層間的良好結(jié)合起著極為重要的作用。通常在金屬制品經(jīng)過弱浸蝕后，應(yīng)立即予以清洗，并轉(zhuǎn)入鍍槽中電鍍。所以電鍍總是在經(jīng)過除油和弱浸蝕后才進(jìn)行的。弱浸蝕處理的特點(diǎn)是浸蝕介質(zhì)的濃度低，處理時(shí)間短，并多在室溫下進(jìn)行。對(duì)于黑色金屬的弱浸蝕，可用化學(xué)法，也可用電化學(xué)法。采用化學(xué)法時(shí)，多使用含3%5%H2SO4或HCl的稀溶液，浸蝕0.51分鐘。采用電化學(xué)法弱浸蝕時(shí)，多用陽極處理，使用1%3%稀硫酸溶液，陽極電流密度為510A/dm2。

3　鋁及鋁合金制品的除油

鋁是兩性金屬，既能溶于酸，也能溶于堿。它在強(qiáng)堿性溶液中，會(huì)遭到劇烈浸蝕而生成鋁酸鹽；因此對(duì)這類金屬制品的除油，不采用強(qiáng)堿性溶液。通常根據(jù)其表面黏附油污的程度，可采用不同的除油工藝。若表面油污嚴(yán)重，應(yīng)先選用有機(jī)溶劑除油，然后再用堿性鹽溶液化學(xué)除油。若表面油污較少時(shí)，可直接選用含少量苛性堿的除油液，或用堿性鹽溶液處理。

有機(jī)溶劑除油常用三氯乙烯或三氯乙烯與四氯乙烯的混合有機(jī)溶劑。如無這種高效能有機(jī)溶劑，且制品表面又黏附大量油污時(shí)，也可采用乳化除油法。這種方法是把除油能力低的有機(jī)溶劑，如煤油、二甲苯等與乳化劑，以及如弱堿性肥皂或三乙醇胺與油酸等形成的皂類進(jìn)行必要的組合，使油污在有機(jī)溶劑溶解和乳化的雙重作用下被清洗。

4　鋁及其鋁合金制品的浸蝕

輕金屬制品的浸蝕可以用酸液，也可以用堿液。在堿溶液中浸蝕的工藝是廣泛采用的方法，此法浸蝕速度較快，在表面油污較少時(shí)，甚至可以不經(jīng)過除油而直接進(jìn)行堿液浸蝕。

浸蝕一般在50℃80℃下于10%20%的苛性鈉溶液中進(jìn)行，浸蝕時(shí)間約為兩分鐘，其作用是由于氫的強(qiáng)烈析出而促使非溶性污物離開金屬表面。

5　黑色金屬制品的磷化

黑色金屬表面通過化學(xué)反應(yīng)生成一層非金屬的、不導(dǎo)電的、多孔的磷酸鹽膜的處理過程稱為磷化或磷化處理，形成的磷酸鹽膜稱為轉(zhuǎn)化膜。

磷化處理廣泛用于金屬加工成形以及防銹封存等工序中，其中作為涂層被覆表面處理的基底或前處理應(yīng)用最為普遍。磷化膜具有多孔性，涂料可滲入到這些孔隙中，因而能顯著地提高涂層的附著力。此外，磷化膜又能使金屬表面由優(yōu)良導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)椴涣紝?dǎo)體，從而抑制了金屬表面微電池的形成，有效地阻礙了金屬的腐蝕，可成倍地提高涂層的耐蝕性和耐水性，所以磷化膜已被公認(rèn)為涂層被覆最好的基底。對(duì)薄板金屬制品的涂層被覆要求在被覆前100%地進(jìn)行磷化處理。

按形成磷化處理劑的組成可分為，以鐵鹽為主的磷化處理，以鋅鹽為主的磷化處理及以錳鹽為主的磷化處理。作為涂層被覆表面處理的前處理，最廣泛應(yīng)用的是用鋅鹽為主的磷化處理，這種處理速度快，形成的磷化膜厚度適當(dāng)（13μm），是涂層被覆的良好基底。鋅鹽磷化處理劑的主要組分是磷酸二氫鋅（可用氧化鋅與磷酸配制）、氧化劑（常用硝酸鹽）、催化劑（常用亞硝酸鈉、氯酸鈉和過氧化氫等強(qiáng)氧化劑）和一些添加劑（如三聚磷酸鈉、氟化鈉等）。以下列舉兩種磷化液的配方及工藝規(guī)范供參考。

配方一

氧化鋅工業(yè)用純度98%以上25g
磷酸工業(yè)用含量83%23ml
硝酸工業(yè)用含量65%45ml
碳酸鈉工業(yè)用16g
自來水70ml

此配方所制得的濃磷化液，總酸度接近500點(diǎn)，總酸度與游離酸度之比為7∶110∶1。將此濃磷化液稀釋至磷化工藝所規(guī)定的總酸度（噴射法采用1216點(diǎn)），另外補(bǔ)充添加亞硝酸鈉0.20.3g/L，在60℃65℃下噴射處理l1.5分鐘，即可在除油和酸洗后的潔凈的鋼鐵表面上獲得結(jié)晶細(xì)致的磷化膜，磷化膜重量為2.02.5g/m2。

配方二

磷酸二氫鋅工業(yè)用10g/L
硝酸鈉工業(yè)用7g/L
硝酸鋅工業(yè)用7g/L

磷化處理時(shí)應(yīng)添加亞硝酸鈉0.3g/L及三聚磷酸鈉0.1g/L。這種磷化液的總酸度為1012點(diǎn)，總酸度與游離酸之比為10∶115∶1，磷化溫度為60℃±5℃，噴射磷化處理需23分鐘，磷化膜重量為2.02.5g/m2，適用于鋼鐵表面的噴射磷化處理。

上述有機(jī)溶劑除油、堿液除油、電化學(xué)除油、化學(xué)強(qiáng)浸蝕中，電化學(xué)強(qiáng)浸蝕和弱浸蝕屬于鍍層被覆表面處理的前處理，堿液除油、化學(xué)強(qiáng)浸蝕和磷化處理屬于涂層被覆表面處理的前處理，鋁及鋁合金的除油和浸蝕屬于表面改質(zhì)處理的前處理。

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