除锈的方法

摘要：本文主要重点介绍了7种常见的化学除锈方法，带了部分机械除锈。除锈的检验办法和酸后的中和处理。

关键字：除锈，盐酸，硫酸，磷酸

前言：

钢铁热加工时因氧化形成硬而脆的氧化皮，如热轧钢板、热处理零件、锻件、焊接件都会有氧化皮。此外钢铁在储运过程中，接触水或其它腐蚀介质，都极易出现一层黄锈。氧化皮和黄锈在涂层下会加快钢铁的腐蚀速度，可见充分除去钢铁表面的氧化皮和黄锈，对钢铁得到有效保护是非常重要的。除锈方法就两类，一是机械法，二是化学法。

1 机械法除锈

手工打磨：是使用简单工具或打磨材料进行除锈，适用于工作量不大的除锈作业，一般方法为：用刮刀除锈；用研磨膏除锈；以及用钢丝刷除锈等。

机械打磨：利用打磨工具或材料，以机械驱动而除锈。例如将砂布、砂纸、研磨膏、金属丝刷等固定在轮盘上，轮盘靠近除锈面转动时就可在除锈面上打磨。

喷砂、喷丸除锈：用高压空气将沙子或金属粒向金属制品表面喷射以除锈或除氧化皮。

滚光除锈：将制品和磨料一起放在滚桶内旋转或转动，使物品与这些材料直接接触、摩擦以达到除锈及除氧化皮的目的。
 

除锈方法	除锈等级	质  量  标  准
喷 （抛） 丸 （砂） 除 锈	Sa1	轻度防锈	只除去硫松轧制氧化皮、锈和附着物
	Sa2	彻底防锈	轧制氧化皮、锈和附着物几乎都被除去，至少有2/3面积无任何可见残留物。
	Sa2½	非彻底防锈	轧制氧化皮、锈和附着物残留在钢材表面的痕迹已是点状戓条状的轻微污痕，至少有90%面积无任何可见残留物。
	Sa3	除锈到出自	表面上轧制氧化皮、锈和附着物都完全除去，具有均匀多点光泽。
手 工 机 械 除 锈	St2		无可见油脂和污垢，无附着不牢的氧化皮、锈和附着物。
	St3		同上，但除锈比St2更为彻底，底材显露部分的表面应具有金属光泽。

     钢构件要求一般除锈时，除锈等级可选用Sa2戓St2～St3等级，除锈要求高时，可选用Sa2～Sa3戓St3等级。钢构件需热浸锌和热喷锌、铝时，除锈等级应为Sa2½～Sa3等级，同时表面粗糙度达到30～35μm。

2 化学法除锈

化学除锈一般是酸洗法，碱法也有使用。酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中最常用的是盐酸、硫酸、磷酸，并配用酸洗缓蚀剂减少基体金属的溶解，特殊钢或非铁金属则常用混合酸或草酸、铬酸、柠檬酸进行酸洗除锈。

2.1 硫酸

一般情况下钢铁大都使用硫酸酸洗，即将98%的浓硫酸稀释后用于除锈。硫酸的使用浓度不同，其除锈能力也不相同。此外温度对除锈效果的影响很大，以60~80℃时除锈能力最强，所需除锈时间最短。常用工业硫酸浓度为98%，比重为1.84g/mL，浓硫酸有很强的氧化性，为无色油状液体，无气味，与水混合放出大量的热，硫酸还可以用来清洗不能用盐酸酸洗的不锈钢和铝合金零件。硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在中温（50~80℃）下使用，使用浓度10%～25%。浓硫酸酸洗液连续使用时铁离子浓度会增加，酸洗能力下降，因此铁离子浓度不能超过80～120g/L。硫酸较其他的酸容易引起渗氢现象，温度越高，基体金属析氢速度愈快。酸洗浓度高也增加渗氢倾向。当酸中存在As₂O₃、Sb₂O₃、H₂S时，铁材渗氢现象增强，有时加入硝酸、铬酸等氧化剂2%~5%可防止基材产生不良的渗氢现象。

2.2 盐酸

盐酸也是酸洗中常见的酸。常用浓度为5%~15%，工业盐酸浓度为36%~38%，为无色透明液体，密度1.18g/mL，暴露在空气中会冒烟，有刺激性酸味，故使用时一般稀释一倍再用。虽然二价铁离子在盐酸中有缓蚀作用，但当溶解铁量增至100~120g/mL时，为保持酸洗能力，需追加酸量。盐酸不能用来清洗不锈钢和铝合金，因为其中的氯离子是能局部破坏钝化膜的活性离子，是造成小孔腐蚀的主要因素。盐酸除锈较硫酸快，渗氢影响亦较小，溶液中无残渣、酸泥等，作业比较方便。盐酸酸洗适合在低温下使用，不宜超过45℃，温度高将带来诸多不利：氯化氢气体挥发造成酸的损耗，有害人体，污染环境，在温度高时渗氢现象明显增强。盐酸使用浓度宜为10%~45%，还应加入适量的酸雾抑制剂。

2.3 磷酸

磷酸的价格较硫酸、盐酸贵得多，但有许多优点。磷酸酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物（盐酸、硫酸酸洗后或多或少会有残留），比较安全，但酸洗速度慢，一般使用浓度10%~40%，处理温度为常温~80℃。由于酸洗作用较慢，故不用于除薄锈。在除锈后形成有保护作用的磷酸盐膜，故常用于涂装和防锈油涂覆的前处理。工业磷酸的浓度一般为85%，密度1.685g/mL，无色粘稠状液体，使用时需稀释到5%~20%，除锈温度宜为40~80℃。酸液中铁离子溶解度小，为40~50g/L，达到此极限浓度酸洗液已无使用价值，需要更新。磷酸酸洗的渗氢问题很小，可以不用考虑。

2.4 硝酸

一般浓硝酸的质量分数为96%~98%，密度1.6g/mL，棕色透明液体。浓硝酸在空气中冒烟，有刺激气味，它有很强的氧化性，浓度越大，氧化性越强。在30%时对低碳钢零件溶解激烈，酸洗后表面洁净、均匀，对中碳钢溶解后的表面渣较多。硝酸对人体有强烈的腐蚀作用。涂装前钢铁件除锈很少采用硝酸酸洗，但是对于不锈钢构件，硝酸清洗更为合适，硝酸用于清洗铜锈效果特别好。

2.5 氢氟酸

氢氟酸具有强腐蚀性，能强烈的腐蚀玻璃或含硅化合物，因此一般密封在聚乙烯塑料容器中。工业氢氟酸质量分数为40%，密度1.14g/mL，为无色发烟液体，有刺激气味，有毒，不能用手接触。氢氟酸主要依靠氟离子的作用，即氟离子与三价铁离子络合，即使质量分数为0.1%时，也可以很好的溶解氧化铁，氢氟酸是很好的铜类清洗剂。酸洗残液便于处理，用石灰中和即可。

2.6 有机酸

采用有机酸清洗的成本较高，操作温度较高，时间较长。有机酸清洗的独特之处在于其络合性。常用的有机酸有柠檬酸、乙二胺四乙酸、氨基磺酸和羧基乙酸等。这些有机酸清洗主要是将铁离子以络合的形式溶解，从而达到除绣目的。

在酸洗工艺中，采用混合酸也是非常有效的方法，如盐酸-硫酸混合酸，磷酸-柠檬酸混合酸等。

2.7 酸洗缓蚀剂

在酸洗除氧化皮槽液中，必须加入适量的缓蚀剂。缓蚀剂的种类很多，选用也比较容易，其作用是抑制金属腐蚀和防止“氢脆”。缓蚀剂是一种极性分子，它能选择性地在金属表面活性区域以吸附的方式形成一层保护膜，阻止酸与铁继续反应达到缓蚀的目的。目前常用的缓蚀剂如下：

（1）醛-胺缩聚物类

这类缓蚀剂是以甲醛和苯胺为原料，在酸性介质中聚合而成。此种物质性能不稳定。

（2）硫脲及其衍生物

这类缓蚀剂主要有硫脲和二邻甲苯硫脲，它们在较高温度下会分解，其抗氢脆能力较差。

（3）吡啶及其衍生物

这类缓蚀剂的原料是从煤焦油或贝母油炼制过程中的副产物中分离出来的，主要成分是吡啶、喹林的衍生物混合物，有很好的缓蚀性能和酸溶解性能，是一种高效的缓蚀剂，但奇特的臭味限制了它的应用。

（4）化工厂下脚料加工的缓蚀剂

其成分复杂，有许多无用的物质夹杂在里面，故质量不稳定。

遇到酸洗“氢脆”敏感的工件时，缓蚀剂的选择应特别小心，因为某些缓蚀剂抑制两个氢原子变为氢分子的反应，即：2 [H]→H₂↑，使金属表面氢原子的浓度提高，增强了“氢脆”倾向。因此必须查阅有关腐蚀数据手册，或做“氢脆”试验，避免选用有危险的缓蚀剂。

3 除锈质量检查方法

—  化学法除锈：酸洗行业标准（原部颁标准）JB/T6978-1993《涂装前表面准备—酸洗》，此标准规定了钢铁件涂装表面酸洗前准备、酸洗后处理、槽液的管理、酸洗后表面状况以及安全、环境等技术要求。

—  机械法除锈：国家标准GB/T8923-1998《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》，此标准规定了涂装前钢材表面锈蚀程度和除锈质量的目视评定等级，适用于以喷射或抛射除锈、手工和动力工具除锈以及火焰除锈方式处理过的热轧钢材表面除锈。冷轧钢材表面除锈等级的评定也可参照使用。

4 酸洗后处理—中和

后处理的目的是中和掉工件的残酸，使清洗更加干净。根据工件形状、输送方式、工艺进度等实际情况，选择中和或不中和的工序。中和工艺大多采用低浓度的纯碱或烧碱水溶液，浓度在2%以下。