第三节 除锈
一、除锈方法
除锈方法的分类见表1.3-1。
|
分 类
|
特 点
|
|
机械法
|
对表面锈层进行喷砂、研磨、滚光或擦光等机械处理，在工件表面得到整平的同时除去表面的锈层
|
|
化学法
|
用酸或碱溶液对工件表面进行侵蚀处理，使表面的锈层通过化学作用和侵蚀过程所产生氢气泡的机械剥离作用而被除去
|
|
电化学法
|
在酸或碱溶液中以工件作阳极进行电解剥离，或者由于阳极析出氢气而搅动溶液和不断更新工件表面侵蚀液而加速氧化皮除去的方法
|
二、化学除锈
化学除锈多采用酸性溶液，因而成为酸洗，又称为侵蚀。分为强侵蚀、光亮侵蚀、弱侵蚀；弱侵蚀又称为活化，其方法在下节介绍。
（一）钢铁件除锈
1.钢铁件化学除锈溶液及工艺规范N
钢铁件化学除锈溶液及工艺规范见表1.3-2所示。
表1.3-2 钢铁件除锈溶液及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
一般碳钢、低合金钢件
|
经热处理后有厚氧化皮的钢件
|
有氧化皮的低碳钢件
|
有黑皮的钢铁件
|
铸铁
|
合金钢
|
侵蚀
|
光亮侵蚀
|
|
预浸
|
|
|
硫酸（H2SO4,d=1.84）
盐酸（HCl, d=1.19）
硝酸（HNO3, d=1.41）
氢氟酸（HF,40%）
六次甲基四胺
硫脲
若丁
磺化煤焦油（mL/L）
|
100～220
00～200
0～0.5
|
200（mL/L）
480（mL/L）
|
120～150
0.3～0.5
|
150～200
1～3
|
200～250
2～3
|
75%(质量)
25%（质量）
|
230
270
10
|
450
50
10
|
600～800
5～15
400～600
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
40～60
5～20
|
室温
≤60
|
50～75
≤60
|
30～40
|
30～50
|
室温
至氧化皮除尽
|
50～60
1
|
30～50
0.1
|
≤50
3s～10s
|
|
至氧化皮除尽
|
表1.3-3 钢铁工件电化学侵蚀溶液及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
阳极电化学侵蚀
|
阴极电化学侵蚀
|
交流侵蚀
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1
|
2
|
|
硫酸（H2SO4）
盐酸（HCl,）
氢氟酸（HF）
氯化钠（NaCl）
氯化亚铁（FeCl2）
硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）
二甲苯硫脲
|
200～250
|
10～20
20～30
3～5
|
150～250
30～50
|
100
50
|
320～380
0.15～0.3
|
100～150
|
40～50
25～30
20～22
|
120～150
|
|
温度（℃）
电流密度（A/dm2）
|
20～60
5～10
|
20～60
5～10
|
20～30
5～10
|
20～50
5～10
|
30～40
5～10
|
40～50
3～10
|
60～70
7～10
|
30～50
3～10
|
|
电极材料
|
用铁或铅作阴极
|
铅
|
|
|
|
时间（min）
|
10～20
|
10～30
|
10～20
|
5～15
|
1～10
|
10～15
|
|
4～8
|
3．不锈钢和耐热钢的除锈
热处理后的不锈钢和耐热钢，表面常附有一层致密的氧化皮。为有效去除氧化皮，除锈工序为：松动氧化皮（见表1.3-4）→侵蚀→（表1.3-5）→清除侵蚀残渣（表1.3-6）。
表1.3-4 不锈钢和耐热钢松动氧化皮侵蚀液与工艺条件
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
|
硝酸（HNO3, d=1.41）
氢氧化钠（NaOH）
硝酸钠（Na NO3）
|
100～150
|
600～800
250～350
|
600～800
|
|
温度（℃）
阳极电流密度（A/dm2）
时间（min）
|
室温
30～60
|
100～140
30～60
|
140～150
5～10
8～12
|
表1.3-5 不锈钢和耐热钢侵蚀液与工艺条件
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
硫酸（H2SO4,d=1.84）
盐酸（HCl, d=1.18）
硝酸（HNO3, d=1.41）
氢氟酸（HF,37%）
缓蚀剂
|
300～500
|
40～60
130～150
|
250～300
120～150
|
250～300
50～60
|
80～100
60～90
20～50
适量
|
60
130～150
2～5
适量
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
20～40
|
30～40
|
30～60
|
20～50
|
20～40
|
20～40
|
|
适用范围
|
对基体腐蚀缓慢，常用于预侵蚀
|
侵蚀效率高
|
对氧化皮有很强的溶解能力，对基体腐蚀小
|
用于精密零件的侵蚀
|
用于氧化皮较厚的不锈钢和耐热钢的侵蚀
|
|
适用于马氏体不锈钢
|
适用于奥氏体不锈钢
|
表1.3-6 清除不锈钢和耐热钢侵蚀残渣溶液组成与工艺条件
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
硝酸（HNO3, d=1.41）
双氧水（H2O2,30%）
氢氧化钠（NaOH）
铬酐（CrO2）
硫酸（H2SO4,d=1.84）
氯化钠（NaCl）
|
40～60
15～25
|
100～150
40～60
4～6
|
70～100
20～40
1～2
|
50～100
|
|
温度（℃）
阳极电流密度（A/dm2）
时间（min）
|
室温
0.5～1
|
室温
5～10
|
室温
2～10
|
70～90
2～5
5～15
|
（二）有色金属的除锈
1.铜及其合金的除锈
铜及其合金除锈时，一般先经预侵蚀除去表面黑色氧化皮，然后进行光亮侵蚀。表1.3-7是预侵蚀工艺规范，表1.3-8为光亮侵蚀工艺规范。
表1.3-7 铜及铜合金预侵蚀溶液及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
|
硫酸（H2SO4）
盐酸（HCl）
温度（℃）
|
150～250
40～60
|
100～360
室温
|
200～300
100～120
80～100
|
|
适用范围
|
一般铜及铜合金零件
|
一般铜及铜合金零件
|
铍青铜
|
表1.3-8 铜及铜合金光亮侵蚀溶液组成及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
硫酸（H2SO4）
盐酸（HCl）
硝酸（HNO3）
磷酸（H3PO4）
铬酐（CrO2）
醋酸（HAC）
氯化钠（NaCl）
重铬酸钾（K2Cr2O7）
温度（℃）
|
1份（V）
0.02份（V）
1份（V）
|
700～850
2～3
100～150
|
600～800
300～400
|
10%～15%
50%～60%
25%～40%
20～60
|
10～20
100～200
40～50
|
100
50
40～50
|
|
适用范围
|
一般铜合金
|
铜、黄铜
|
铜、黄铜、低锡青铜、磷青铜等
|
铜、黄铜、铜-锌-镍合金
|
铜、铍、青铜
|
薄壁铜材及合金
|
2.铝及其合金的侵蚀除锈
铝及其合金的侵蚀除锈溶液组成及工艺规范见表1.3-9。
表1.3-9 铝及铝合金零件侵蚀液的组成及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
纯铝或含铜量高的铝合金
|
含镁多的铝合金
|
5
|
6
|
7
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
硫酸（H2SO4）
硝酸（HNO3）
氢氟酸（HF）
铬酐（CrO2）
氢氧化钠（NaOH）
水（H2O）
|
50%
|
10%～30%
1%～3%
89%～63%
|
15%
|
50g/L～200 g/L
|
350 g/L
65 g/L
|
400 g/L～800
|
75%
25%
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
|
室温
0.1～0.3
|
80～90
2～3
|
60～80
0.1～2
|
60～70
0.5～2
|
室温
3～5
|
室温
0.1～0.5
|
注:1.配方3侵蚀后再用50%硫酸浸5s～10s；
2.配方4用于铝及含铜、镍、锰、硅等合金零件的侵蚀，但由于使用这些配方易过腐蚀，精度要求高的零件应采用配方5，用此配方侵蚀不会减少零件的尺寸；
3.含铜、硅、镍、锰的铝合金零件经侵蚀后，用配方6出光；
4.含硅量＜10%的铝合金采用配方6出光。含硅量＞10%的铝合金最好采用50%HNO3和50%HF混合溶液出光。
3.镁及其合金侵蚀除锈
镁及其合金侵蚀除锈溶液组成及工艺规范见表1.3-10。
表1.3-10 镁及镁合金侵蚀液组成及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
铬酐（CrO2）
硝酸（HNO3）
硝酸钠（NaNO3）
硝酸铁（Fe(NO3)3·9 H2O）
氟化钾（KF）
氢氟酸（HF,40%）(mL/L)
氢氧化钠（NaOH）
|
150～250
|
15～30
|
80～100
5～8
|
350～400
|
80～120
|
120
110
|
180
|
180
40
3.5
|
60
90
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
室温
8～12
|
室温
1～2
|
40～50
2～15
|
70～80
1～15
|
室温
数秒
|
室温
0.5～2
|
16～93
2～10
|
16～38
0.5～3
|
室温
0.3～1
|
|
适用范围
|
一般镁及镁合金侵蚀或去除旧氧化膜
|
铸造毛坯
|
消除变形镁合金表面润滑剂的燃烧残渣
|
去除旧氧化膜
|
含硅的镁合金
|
含铝高的镁合金
|
适用于精密零件
|
适用于一般零件
|
一般镁合金化学镀镍前的侵蚀
|
注：1.配方4除去旧氧化膜后，还需用5%～15%的铬酐溶液中和；
2.侵蚀后的零件，应迅速进行氧化处理或镀前浸金属处理，否则极易发生腐蚀；
3.在配方2溶液中浸蚀时，反应极为激烈，必须严格控制溶液的浓度、温度和侵蚀时间；硝酸浓度不得超过30mL/L，否则容易引起零件尺寸超差和起火；
4.侵蚀用挂具、盛具，最好用镁合金或铝镁合金制造，并用绝缘材料隔离挂具与零件以免电化学腐蚀。
4.锌、镉及其合金侵蚀除锈溶液组成及工艺规范见表1.3-11。
表1.3-11 锌、镉及其合金侵蚀液组成及工艺规范
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
一般侵蚀
|
光亮侵蚀
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
硫酸（H2SO4）
硝酸（HNO3）
铬酐（CrO2）
盐酸（HCl，37%）
硫酸钠（Na2SO4）
氢氧化钠（NaOH）
|
50 ～100
|
50～100
|
2～4
100～150
|
10～20
|
2～4(mL/L)
60～100(mL/L)
200～250
|
240～600
94(mL/L)
|
200～300
15～30
|
250
100(mL/L)
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
室温
＜1
|
60～70
＜1
|
室温
0.5～1
|
室温
＜1
|
室温
0.5～1
|
室温
|
|
室温
0.2～0.5
|
|
适用范围
|
锌、镉
|
锌
|
锌、镉
|
锌、镉
|
锌、镉
|
锌
|
锌
|
锌、镉
|
注：1.配方6零件浸渍1min并清洗，若表面有不鲜明的黄铜色泽，可在10%～20%的铬酐溶液中，于室温下浸渍1min去除；
2.配方7侵蚀后的黄膜在纯碱或8g/L的硫酸溶液中去除。
三、除锈-除油联合处理
选用合适的侵蚀剂或乳化剂，混合成一种溶液，零件表面的锈溶于侵蚀剂中，而油被乳化除去。表1.3-12是溶液配方与工艺条件。
表1.3-12 钢铁除锈-除油联合处理法溶液配方与工艺条件
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
硫酸（H2SO4,d=1.84）(mL/L)
盐酸（HCl, d=1.18）(mL/L)
OP-10乳化剂
硫脲
六次甲基四胺
十二烷基苯磺酸钠
|
300
100
20
30
|
950～960
35～45
1～2
|
185
5～7.5
5
|
250～300
9～10
5
|
120～160
2.5～5
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
10～40
5～10
|
80～95
除尽为止
|
50～60
除尽
|
60～65
除尽
|
50～60
除尽
|
四、工序间除锈
经过除油和侵蚀的工件表面活性较高，若不能立即进行表面处理或转入下道工序时，应进行防锈处理。表1.3-13是工序间防锈液的组成。表1.3-14是钢和铜及其合金钝化处理液的配方与工艺条件。
表1.3-13 工序间防锈液的配方及适用范围
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
亚硝酸钠（NaNO2）
碳酸钠（NaCO3）
甘油（CH3(OH)3）
六次甲基四胺[(CH2)6N4]
重铬酸钾（K2Cr2O7）
氢氧化钠（NaOH）
|
30～80
3～5
20～30
|
150～200
5～6
250～300
|
30～50
|
20～100
|
3～5
30～50
|
180～200
|
|
温度（℃）
|
室温
|
室温
|
室温
|
室温
|
室温
|
室温
|
|
使用方法及适用范围
|
钢铁零件全浸，如采用涂液法时，涂液后需烘干
|
钢铁零件全浸或涂液，涂液后可不进行烘干
|
全浸、钢铁零件短时间防锈
|
钢铁零件全浸防锈
|
铝、铜及其合金全浸防锈
|
钢铁零件全浸或涂液，涂液后可不进行烘干
|
表1.3-14 钢、铜和铜合金钝化液的配方及适用范围
|
溶液组成（g/L）与工艺条件
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
铬酐（CrO2）
磷酸（H3PO4）
重铬酸钾（K2Cr2O7）
硫酸（H2SO4）
氯化钠（NaCl）
|
3～5
3～5
|
15～30
|
100～150
8～12
0.5～1.5
|
50～100
|
|
温度（℃）
时间（min）
|
80～100
1～5
|
80～100
0.5～2
|
室温
10～15
|
70～90
2～5
|
|
适用范围
|
钢铁零件
|
钢铁零件
|
铜、黄铜
|
铜和铜合金
|
注：经配方1、2处理后的钢铁零件，不进行水洗，直接用压缩空气吹干，然后烘干，但在电镀前需进行若侵蚀，以除去钝化膜。