金属表面处理化学清洗剂中常用的酸有哪些

这种顺序又称为金属活动顺序,其中氢以前的金属易于在酸中转变成金属离子,它们在酸中爿与氢离子反应时被溶解,同时有氢气发生。在上面的顺序中Fe出现两次,Fe2表示铁转变成二价铁离子(Fe2+),Fe3表示转变成三价铁离子(Fe3+),在前一转变过程中金属铁更为活泼。已知,假如在金属表面由于发生了氧化作用天生了耐腐蚀的氧化覆盖膜时,酸对金属时的溶解作用会明显地受到抑制,这种现象叫金属的钝化。在用各种酸清除污垢的过程中,H+离子起着主要作用,但酸根离子对污垢的溶解也有一定作用,有时还是很重要的,比如F-离子可使水垢中的SiO2发生化学反应而溶解,而别的酸根(阴离子)是不行的。因此在用酸作化学清洗剂时不仅要考虑到酸的强度,也要考虑不同酸的特性。下面分别对清洗过程中常用的无机酸和有机酸的特点逐一介绍。

一、清洗中常用的无机酸

1、硫酸(H2S04)

缺点是一些硫酸盐在水中溶解度较小(如硫酸铁、硫酸钙),所以硫酸溶解铁锈速度相对爿要慢一些。也不能溶解含有硫酸钙的水垢,所以硫酸通常不用于除水垢,只用于除铁锈。佣划硫酸清洗含有CaSO4沉积的设备表面时,酸洗后表面状态不理想。另一大题目是硫酸清洗金爿属,轻易发生氢脆,所谓氢脆是酸与金属反应产生的氢气被金属吸收后引起金属发脆、性盯变坏的现象。产业上利用硫酸进行清洗时通常加进非离子表面活性剂配合以进步其除锈能力。硫酸中g加进适量硝酸可往除焦油、焦岩、海藻类生物等多种污垢。为了降低硫酸对金属物体的腐蚀性要在清洗剂中加进一定量缓蚀剂。表8-2硫酸酸洗液及缓蚀剂。

2、盐酸(HCI)

3、硝酸(HN03)

4、磷酸(H3PO4)

5、氢氟酸(HF)

6、次磷酸

分子式为H3PO2是一个一元中强酸,次磷酸作为溶垢清洗剂的优点是它有很强的还原作用。可以防止高价铁离子(Fe3+)的点蚀作用。次磷酸溶解水垢和铁垢天生的盐均溶于水,因此适合各种污垢的清洗。次磷酸清洗剂可单独使用也可与磷酸等其他酸洗剂配合使用。次磷酸酸洗过程产生的氧化产物磷酸及其盐对钢铁有保护作用。

7、铬酸(H2CrO3)

铬酸是三氧化铬的水溶液,在水溶液中存在铬酸和重铬酸两种状态的平衡关系:在强酸性条件下形成的重铬酸(H2Cr207)有很强的氧化性,常与硝酸一样被当作氧化剂使用。除了可与一些金属反应天生稳定的钝化保护膜之外,在金属电镀之前的清洗处理中常用它作氧化往除油污杂质的酸。应留意铬酸是毒性很强的酸、(主要是六价铬离子的毒性),因此在使用时经常要求在完全封闭的系统中进行。另外,为了往除排放废水中含有的铬酸以免污染环境,首先利用还原剂将六价铬还原成三价铬离子:Cr02-4+8H++3e—->Cr3+4H20再想法将三价铬离子从水中除往。如采取将其转变成不溶性的三价铬化合物沉淀方法或用阴离子交换树脂将其吸收的方法:Cr3++30H-——>Cr(OH)34各种金属与铬酸接触时,大多数会形成相应的铬酸盐,由于这些铬酸盐的保护膜使金属钝化而不被腐蚀。具有这种性质的金属有铝、锌、镁、铅、铬;钢铁与铬酸反应也形成铬酸铁保护膜而钝化不被腐蚀。18—8铬镍不锈钢也有良好的耐腐蚀性。只有锡和镍会被铬酸缓慢腐蚀。

二、清洗中常用的有机酸

1、氨基磺酸

2、乙酸俗称醋酸,

是一种二元有机弱酸,其熔点为16.7℃。纯的醋酸在低温下结晶成固体,所以又称为冰醋酸。常温下为五色有一定刺激性醋味的液体,与水、乙醇、乙醚都可以混溶。酚式电离平衡常数K。=1.76X10-5(25C)是较弱的酸。由于醋酸对金属腐蚀性低,对人体毒害作用小,它的盐易溶于水,所以适合清洗水垢和铁锈等腐蚀产物,特别是对黄铜和对晶呵腐蚀敏感的材料适适用乙酸清洗。对已严重腐蚀的15.7MPa以上高压锅炉清洗时比用盐酸贵全性好。3、羟基乙酸

其分子比乙酸多一个亲水的羟基,所以在水中的溶解性比乙酸更好,酸性比乙酸稍强,对锈垢的溶解能力也比乙酸大,而它对钢铁等金属基体的腐蚀性要比盐酸、硫酸小碍多十因此羟基乙基主要用于清除超临界锅炉和其他锅炉过热部分的四氧化三铁等氧化皮。国外通常用2%羟基乙酸和1%甲酸酌混合液作清洗剂,在82-104℃温度下循环活动清洗,对铁锈和氧化皮有较好的清洗效果。中国目前不生产羟基乙酸,所以使用较少。4、草酸

草酸是乙二酸的俗称。草酸是有机酸中较强的酸,是一种五色结晶状固体,它的水溶液碰到强酸会分解。草酸也是一种有还原性的有机酸。草酸的很多盐是难溶于水的,如钙盐和镁盐,所以不宜在硬水中使用,草酸对铁锈有较好的溶解力,因此可用于往除锈垢,但对碳酸钙溶解力很差:这与天生的草酸钙不溶于水,所以不能用它往除碳酸钙水垢。草酸对金属有一定腐蚀作用,如钢铁在常温下能被草酸慢慢腐蚀,但在加热情况下会天生草酸铁保护膜,能阻止腐蚀的进行;铝、镍、铜、不锈钢等材料对草酸的耐蚀性较好,而锡、锌等金属在草酸稀溶液的耐蚀性较好。有机酸的酸性大都较弱,它们的溶垢作用除了利用电离产生的H+离子作用外,往往凭借酸根离子有络合和螯合金属离子的作用,使除垢能力加强,如柠檬酸、乙二胺四乙酸、草酸都有一定的螯合能力。5、柠檬酸

6、乙二胺四乙酸(EDTA)

7、有机酸固体清洗剂

有机酸固体清洗剂是一种由有机酸、缓蚀剂及其他助剂组成的清洗剂。最常用的有机酸有柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚马来酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羟基亚乙基二磷酸(HEDP)。在清洗过程中起主要作用的是有机酸。由于有机酸对金属腐蚀性小、无毒、污染、无三废排放、清洗时较安全,因此国内外珍贵产业设备如船舶、铁路机车等锅炉都采用有机固体清洗剂清洗,清洗效果良好,只是价格较无机酸酸洗稍高。固体清洗剂适用于清洗碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等水垢及铁锈,有较强的缓蚀作用。有机酸固体清洗剂在清洗中利用有机酸的氧化性、酸性和整合能力,配合表面活性剂、缓蚀剂的作用把附着在金属表面的氧化层污垢通过浸润、渗透、剥离、螫合等作用而溶解分散到洗液中达到清洗的目的。

8、有机膦酸

可用作酸洗清洗剂的有机膦有羟基亚乙基二膦酸(HEDP)、氨基三甲基次膦酸(ATMP)、乙二胺四甲基次膦酸(EDTMP)。这些有机膦酸均有螯合金属离子的作用。实际上是螯合清洗剂,如羟基亚乙基二膦酸,在水中电离形成羟基亚乙基二膦酸根离子与多种金属离子可形成整合物。HEDP有优异的络合能力及一定的缓蚀能力,它不但对Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+等金属离子有很好的螯合能力,对CaS04,MgSiO3等无机盐垢也有很好的整合清除作用。当HEDP在水中浓度为1%~5%时的除锈效果可与盐酸相似,而且清洗后的金属表面光洁,性能优于盐酸。

THE END
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