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常用金相试样浸蚀剂的作用 日期:2016.11.14
1.硫酸
       室温下,硫酸溶液对金属氧化物的溶解能力较弱,提高溶液浓度,也不能显著提高硫酸的浸蚀能力,且其浓度达到40%以上时,对氧化皮几乎不溶解。因此,硫酸浸蚀液的浓度,钢铁件一般控制在10%~20%(体积比),最适宜浓度为25%(重量)。提高温度,可以大大提高硫酸溶液的浸蚀能力,因其不易挥发,宜于加热操作,热硫酸对钢铁基体浸蚀能力较强,对氧化皮有较大地剥落作用,但温度也不能过高,过高时容易腐蚀钢铁基体,并引起基体氢脆,故一般加热到50~60℃,不宜超过75℃,而且还要加入适当的缓蚀剂。
       浸蚀过程中累积的铁盐能显著降低硫酸溶液的浸蚀能力,减缓浸蚀速度并使浸蚀后的零件表面残渣增加,质量降低,因此,硫酸溶液中的铁含量一般不应大于60g/L,当铁含量超过80g/L、硫酸亚铁超过215g/L时,应更换浸蚀液。
硫酸溶液广泛用于钢铁、铜和黄铜零件的浸蚀。浓硫酸与硝酸混合使用,可以提高光泽浸蚀的质量,并能减缓硝酸对铜、铁基体的腐蚀速度。硫酸与铬酸及重铬酸盐一起使用,可作为铝制品的去氧剂和去挂灰剂。硫酸与氢氟酸、硝酸或二者之一混合,可用于不锈钢去除氧化皮。硫酸阳极浸蚀是钢铁去除氧化皮和挂灰的有效方法。
2.盐酸
      常温下,盐酸对金属氧化物具有较强的化学溶解作用,能有效地浸蚀多种金属。但在室温下对钢铁基体的溶解却比较缓慢,因此,使用盐酸浸蚀钢铁零件不易发生过腐蚀和氢脆现象,浸蚀后的零件表面残渣也较少,质量较高。盐酸的去锈能力几乎与浓度成正比,但如果浓度高达20%以上时,基体的溶解速度比氧化物的溶解速度要大得多,因此,生产上很少使用浓盐酸,其适宜浓度一般在20%~80%(体积比)的范围内。在浓度、温度相同时,盐酸的浸蚀速度比硫酸快1.5~2倍。
盐酸挥发性较大(尤其是加热时),容易腐蚀设备,污染环境,故多数为室温下进行操作,个别部门也采用浓盐酸和适当加温。
3.硝酸
      硝酸是一种氧化型强酸,为多种光亮浸蚀液的重要组成成分。低碳钢在30%的硝酸中,溶解得很激烈,浸蚀后的表面洁净、均匀;中、高碳钢和低合金钢零件,在上述浓度硝酸中浸蚀后,表面残渣较多,需在碱液中进行阳极处理,方能获得均匀、洁净的表面。
       硝酸与氢氟酸的混合液,广泛用来除去铅、不锈钢、镍基和铁基合金、钛、锆及某些钴基合金上的热处理氧化皮。然而纯硝酸却易使不锈钢、耐热钢等钝化。
       硝酸与硫酸混合(有时加入少量盐酸),可用于铜及铜合金零件的光泽浸蚀。
       硝酸挥发性强,在同金属作用时,放出大量的有害气体(氮氧化物),并释放出大量的热,硝酸对人体有很强的腐蚀性,操作时必须穿截好防护用具,硝酸槽要有冷却降温装置,酸槽和其后的水洗槽应设有抽风装置。
4.磷酸
       磷酸是中等强度的无机酸,由于磷酸一氢盐和正磷酸盐难溶于水,因此磷酸的浸蚀能力较低,为弥补这一缺点,磷酸浸蚀溶液一般都需要加热。磷酸浸蚀的突出优点是:浸蚀后残留在零件表面的少量溶液,能转变为不溶性的磷酸盐保护膜,适用于钢铁焊接组合件喷涂漆前的除锈。2%磷酸,在温度为80℃时,用于钢铁件除锈。浓磷酸和一定比例的硝酸、硫酸、醋酸或铬酸混合,可用于铝、铜、钢铁等金属的光泽浸蚀。
5.氢氟酸
       氢氟酸能溶解含硅的化合物,对铝、铬等金属的氧化物也具有较好的溶解能力,因此,氢氟酸常用来浸蚀铸件和不锈钢等特殊材料制件。浓度为10%左右的氢氟酸对镁和镁合金腐蚀得比较缓和,故也常用于镁制品的浸蚀。氢氟酸剧毒且挥发性强,使用时要严防氢氟酸和氟化氢气体与人体皮肤接触。浸蚀槽需有良好的通风装置,含氟废水需严格处理。
6.铬酐
      铬酐溶液(铬酸、重铬酸)具有很强的氧化能力和钝化能力,但对金属氧化物的溶解能力较低,故一般多用于消除浸蚀残渣和浸蚀后的钝化处理。铬酐有毒,含铬废水必须进行严格处理。
7.硫酸氢钠
      酸式盐,多用于干态浸蚀液的酸式盐,可以代替硫酸,使处理更方便。
8.缓蚀剂
      浸蚀溶液中加入缓蚀剂,可以减少基体金属的溶解,防止基体金属产生氢脆,而且能减少化学材料的消耗。缓蚀剂能吸附在裸露金属的活性表面上,提高了析氢的超电压,从而减缓了金属的腐蚀。但是缓蚀剂一般不被金属的氧化物所吸附,因此,不影响氧化物的溶解。
      某些缓蚀剂(如若丁)在金属表面上吸附得比较牢固,如果浸蚀后清洗不净,则会影响镀层的结合力或抑制磷化、氧化等化学反应,因此,浸蚀后的零件要认真清洗。缓蚀剂的种类和用量,也应经过工艺试验,慎重选用。
      缓蚀剂多数是具有不同结构的含氮或含硫的有机化合物,很少用无机化合物。常用的缓蚀剂有:磺化动物蛋白、皂角浸出液、若丁(主要成分为二邻甲苯硫脲)、硫胺、硫脲、六次甲基四胺及氯化亚锡等。
       缓蚀剂的发展趋向是回归天然。人们将重新从工业副产品、天然动植物或农副产品的残渣中提取有效成分,制取新型无毒高效缓蚀剂,来代替上述一些污染环境、原料来源不足、生产成本高的有机或无机化合物。
       目前从天然蛋白物、明胶、鱼粉、棉饼水解物制成的缓蚀剂,对碳钢在硫酸中浸蚀具有良好的缓蚀作用。这种缓蚀剂是由分子量较小的多种α-氨基酸构成,是一种既含氨基又含羧基的缓蚀剂。上述几种天然蛋白水解物的添加浓度达到0.3%时,缓蚀率为95%左右,介质温度升高,浓度增大,其缓蚀率均有不同程度增加。