第二節 熱鍍鋅鍍前預處理
鋼鐵材料及其制件的表面,由于加工、儲運過程中容易生成或附著異物,如氧化皮、油污、加工碎屑及塵土等,因而不能對其直接進行熱鍍鋅,需要做適當的表面預處理。鋼鐵制件的熱鍍鋅前處理的質量的好壞,對熱鍍鋅層質量有極大的影響,因此應給予高度重視。鍍鋅前預處理的工藝步驟一般為:脫脂→水洗→酸洗除銹→水洗→浸粘溶劑助鍍→烘干。
一、脫脂除油
此工序主要用來去除鋼鐵制件表面上黏附的油脂等與水不相溶的物質,以避免影響除銹、溶劑助鍍和熱鍍鋅效果。該工序往往被忽略不進行或不太注意其質量。實際上脫脂質量的好壞將直接影響后續工藝及熱鍍鋅質量。對于多數熱浸鍍鋅鋼鐵制件,表面油污通常不會特別嚴重,其脫脂方法相對來說可較為簡單,常用的脫脂方法由幾種堿性物質所組成。下面介紹幾種脫脂除油的方法。
1.化學脫脂法
碳酸鈉: 40~50g/L;
硅酸鈉: 25~30g/L;
磷酸鈉: 40~50g/L;
時間: 30~35min;
溫度: 80~85℃。
2.電解脫脂法
關于電解脫脂配方工藝參數見表3-1。
表3-1 電解脫脂配方工藝參數

3.酸性脫脂法
酸性脫脂是由有機或無機酸添加表面活性劑混合配制而成的。是一種除油除銹一步法工藝。鋼制件在這種除油劑溶液中,表面上的銹蝕氧化層溶于浸蝕劑中,而油污則借助表面活性劑的乳化作用而被除去。這種方法簡化了預處理工藝,減少了設備用量和投資,節省了占地面積和水及有關的化工原料。生產中一般只用于對油污和銹蝕不太嚴重的金屬零件進行熱鍍鋅前的預處理,至于選用何種浸蝕劑、乳化劑的工藝,則取決于零件材料及其表面狀態。常用的工藝見表3-2。
表3-2 酸性脫脂法配方

4.超聲波脫脂法
超聲波脫脂除油的特點是:可以使黑色金屬表面的潔凈度大幅度提高,脫脂除油速度快,效率高;選用時可采用PLC控制系統,可以實現大批量鋼制件的自動化脫脂除油,降低工人勞動強度,同時,防止鋼制件由于人為因素造成鋼制件之間的機械損傷。選用超聲波對鋼工件進行脫脂除油時,要對超聲波清洗的功率進行計算,計算步驟如下。
(1)超聲波的聲強 經測試,在質量分數15%~20%、溫度50~60℃的酸洗液中,能夠有效地清洗鋼材表面氧化物的超聲波聲強為1.1~1.3W/cm2。
(2)功率的計算
P=S(I+K) (3-1)
式中 I——超聲波的聲強,W/cm2;
S——被清洗物體的表面積,cm2;
P——加載到振板上的電功率,W;
K——超聲波的聲強有所損失超聲波校正系數。
在超聲波清洗設備中振子黏結不銹鋼板,使超聲波的聲強有所損失,超聲波校正系數K約為0.01W/cm2。
鋼制件在超聲波清洗介質中被清洗的表面積:
S=10LWt (3-2)
式中 L——鋼制件的長度,mm;
W——鋼制件的寬度,mm;
t——在磷酸超聲波中洗凈鋼制件所需的時間,min。
例如對鋼制件表面進行超聲波清洗時,面積越大,在池子里時間越長,表面氧化率越高,則洗凈鋼制件所需的時間越長;反之,時間越短。
超聲波聲強在1.1W/cm2時,表面氧化物的質量分數≤0.3%的鋼制件,t=0.7min;表面氧化物的質量分數≤1.5%的鋼制件,t=1min。
振子產生的超聲波在酸洗液中傳播時,離振子越遠聲強損失越大,再加上振子在工作中的發熱造成的能量損失,在實際選型計算中可適當增加功率配置。
5.生物脫脂除油法
生物除油技術是利用生物化學原理,對油污化合物通過催化作用,激化和提高微生物細菌能級,加速氧化分解油污的烴類,使油污逐步轉化為低分子化合物或分解為二氧化碳,是新一代堿性生物除油技術。其特點是鋼絲表面的油污溶解在水體中后,在輔氧及催化劑的作用下,經微生物細菌分解,使有害的油污轉化為無害污泥。生物除油后所排出的廢水和污泥對海洋中的動植物均無害。
在脫脂過程中,傳統的化學除油劑都有固定的使用壽命。由于鋼制件表面所帶入的皂化油脂在脫脂槽液中不斷積累和皂化油脂不斷地帶入,除油效果隨之下降,通常2~3周的時間,便需要沉淀清理脫脂液,并重新配制脫脂液。此外,脫脂后的廢液和漂洗水進入循環水系統后,致使循環水水質惡化,水處理難度加大,使水體平衡受到破壞,水處理藥劑對水處理設備的緩蝕阻垢性能降低,同時使原有浮在水中的微生物黏泥、灰塵、污垢等在管束內集起,形成沉積物,進而形成沉積物下腐蝕。如果循環水中漏入含有化學脫脂后的廢水,循環水的水質處理成了循環水處理的棘手問題,而生物除油清洗劑是解決這一問題的有效措施。新一代堿性生物除油技術是通過生物除油劑及其配套的輔助設備解決以上問題。生物除油劑可以大大延長槽液的使用壽命,在許多使用廠家中,這些生物除油液都可以連續使用許多年而無需更換。傳統除油工藝與生化除油工藝的槽液穩定對比如圖3-2。

圖3-2 傳統除油工藝與生物除油工藝的槽液穩定性對比
(1)傳統除油法 從圖3-2(a)可以看出,傳統除油是經過一段時間后,除油效果降低,添加堿性除油劑后,效果再次提高,呈高低峰值波浪形。
(2)生物除油法 從圖3-2(b)可以看出其與傳統工藝相比,生化除油工藝的槽液穩定性大大提高,不隨時間延長除油效果下降,從而減少了換槽次數,提高了生產效率。
在生物除油系統里,細小的微生物能將復雜的有機分子分解成簡單而無毒害的物質,如二氧化碳和水,故無需油水分離,也不用將油污排放到污水處理中心,從而大大減輕了廢水處理的壓力。與傳統工藝相比,工作溫度從原來70~90℃降低到40~55℃,節約能耗近60%,延長了更新時間,提高了生產效率。
二、脫脂清洗效果的檢驗
鋼制件脫脂除油清洗后,清潔度的要求是根據鋼制件的性質或加工工藝的要求來確定的。清潔度的檢查方法一般采用3種方法,且比較簡便可行。
1.目測法
用肉眼或借助放大鏡觀察清洗表面殘存的污物程度及清凈狀態的方法稱目測法。根據所用的清凈方法及下一道進行的工藝處理項目,用棋盤測定板(棋盤格板為100個分度)評定清潔度,以格子的百分數表示之,或者用標準樣件進行對比。
2.擦拭法
用清潔的綢布或濾紙在清潔后的表面擦拭,然后檢查綢布或濾紙上的附著物。
3.水膜破裂法
水膜破裂法又叫水膜連續法。將清洗后的表面用水潤濕,以表面水膜完整(連續)附著情況來確定清潔程度。水膜破裂法雖然較方便,而且有一定的高靈敏性,但在這樣的情況下,可能出現較大的偏差。
4.不能發現表面存在的能被水潤濕的污物
清洗介質中含有表面活性物質時,它能被金屬表面或油脂表面吸附,因而有油污處也可被潤濕。當使用化學脫脂劑去除工件表面的油脂時,應檢查脫脂劑的總堿度和游離堿度。若使用強堿性脫脂液脫脂時日常應檢驗游離堿度,不定期檢驗總堿度。總堿度與游離堿度之比應小于2.5。脫脂液的含油量應控制在5g/L以下;對于弱堿性脫脂液,日常檢測的總堿度一般控制在14~20點之間。
三、鋼制件表面舊漆的去除
鋼鐵制件表面的漆膜,因涂裝不良,或因周轉運輸造成破壞,或在使用過程中老化破壞,需要重新熱鍍鋅時,應將舊漆去除。除舊漆常用的方法有機械法、火焰法和化學法。
1.機械法
機械法包括用手動和動力工具打磨、高壓水沖刷及噴丸(砂)等方法,可以有效地清除舊漆。
2.火焰法
用煤油噴燈或氧乙炔火焰的灼燒漆膜,使其焦軟、起泡,同時用刮刀鏟清除。脫漆需要的時間短,但要注意防止鋼鐵工件的受熱變形。
3.化學法
化學法是用化學試劑配成脫漆劑進行退漆的方法。常用的方法如下。
(1)堿液法 利用堿液強腐蝕作用,對漆膜滲透,溶脹及降解,破壞漆膜與鋼鐵材料間的附著力,使漆膜膨脹松軟,并用鏟刀進行清除,再用溫水洗凈。使用堿液脫除舊漆,一般使用的堿液為:NaOH 77%,NaCO3 10%,表面活性劑3%,其余為水,溫度80℃以上。
(2)脫漆劑去除法 脫漆劑是能夠溶解或脹漆膜的溶劑;主要由溶解力強的溶劑組成。現在市場上有很多較好地脫除舊漆的產品。使用脫漆劑,施工方便,可在常溫下進行。一般情況下可把工件放在脫漆劑的水溶液中,浸泡1~2h,用刮刀刮除就可以了。一般的脫漆劑由苯8份、雜醇油3份、乙醇6份(質量份)組成。
四、鋼制件表面酸洗除銹
在鋼鐵制件熱浸鍍鋅中,常用的酸主要是鹽酸和硫酸兩種。
鹽酸的分子式為HCl,純HCl為無色、有強烈刺激氣味的氣體,其水溶液即為鹽酸。工業鹽酸中因含有少量的鐵、氯等雜質,外觀為微黃色透明溶液。按照GB 320—93規定,合格品含酸量應在≥31%,相當于358g/L,相對密度1.158濃鹽酸在空氣中發煙,在空氣中濃度達到0.004%時即影響呼吸。鹽酸能與許多金屬反應,如鐵、鋅等放出氫氣形成金屬氧化物(與金屬氧化物形成金屬氯化物和水)。鹽酸濃度與密度的對照見表4-3。鋼鐵表面因大氣腐蝕產生的鐵銹,一般是氫氧化鐵與氫氧化亞鐵,因高溫而產生的氧化皮,則主要是四氧化三鐵、三氧化二鐵。鐵的氧化物很容易與酸作用而被溶解。熱浸鍍鋅酸洗工序中最常用的酸為硫酸和鹽酸,其機理與反應方程如下。
①當采用鹽酸溶液清除氧化鐵皮時,其反應原理為:
(3-3)
(3-4)
(3-5)
②當采用硫酸溶液清除氧化鐵皮時,其反應原理為:
(3-6)
(3-7)
(3-8)
硫酸與鐵的反應式: (3-9)
鹽酸與鐵的反應式: (3-10)
通過酸洗靠以下幾個作用來達到除銹的目的。
a.因酸溶液與鐵的氧化物作用后生成了溶于水中的鐵及亞鐵鹽酸鹽(用硫酸時硫酸鹽)或氧化物,從而使鐵的氧化物除去這種過程為直接溶解作用。
b.當酸溶液與鐵的氧化物作用時,酸溶液同時透過氧化鐵皮的裂縫與鋼基體起作用而生成了氫。由于氫的自由壓力,會把氧化鐵皮從鋼基體上剝離下來,這種過程稱為機械剝離作用,其化學反應式如下:
(3-11)
(3-12)
鹽酸酸洗時,大約有33%的氧化鐵皮是機械剝離作用去除的。用硫酸酸洗時,高達78%的氧化鐵皮是由機械剝離作用去除的。
c.由于酸溶液與鐵的氧化物作用后生成了氫氣,經反過來會使氧化鐵中的三氧化鐵及四氧化鐵還原成易溶于酸溶液中的一氧化鐵,從而加速了酸洗的速度,這種過程稱為還原過程。
在用鹽酸酸洗時,鹽酸溶液中:
(3-13)
(3-14)
(3-15)
在硫酸酸洗時,硫酸洗溶液中:
(3-16)
(3-17)
(3-18)
酸洗溶液的濃度及溫度將直接影響著酸洗的速度與效果。一般情況下推薦使用濃度:鹽酸為15%~20%,溫度控制在25~35℃之間。硫酸最適宜濃度為25%(質量),溫度一般加熱到45~50℃,不宜超過70℃。而且還要加入適當的緩蝕劑若丁或硫脲。為了方便操作,利用波美計可以很方便地查找出鹽酸的濃度,見表3-3。
表3-3 鹽酸濃度與密度對照

在酸洗過程中,鋼件基體不可避免地要與酸反應,反應過程中累積的鐵鹽能明顯降低酸洗液的酸洗能力,減緩酸洗速度并使酸洗后的鋼制件表面殘渣增加,降低酸洗質量。所以在用硫酸作為酸洗劑時,硫酸溶液中的鐵含量一般不大于60g/L,當鐵含量超過80g/L、硫酸亞鐵超過215g/L時,應更換酸洗液。當使用鹽酸酸洗時,反應后生成了氯化鐵及氯化亞鐵,氯化鐵是一種腐蝕劑,能促進酸洗過程,所以要獲得較高的酸洗速度,可以在新鹽酸溶液內加入一定量的舊鹽酸。平常操作時,可向鹽酸溶液槽中添加新鹽酸。同時要控制酸洗溶液中鐵鹽的含量,當鐵鹽超過限度時,也會減慢酸洗速度。所不同的是氧化亞鐵極易溶于水,一般鐵鹽含量在16g/L時可獲得最高的酸洗速度。但當溶液中的鐵含量超過允許值溶解度時,它會結晶出來而黏附在鋼件表面上(一般情況下為2.3g/m2左右),因此一般把鹽酸溶液中的鐵鹽含量限制在220~260g/L的范圍內。
③采用鹽酸酸洗的工藝一般為:鹽酸溶液的初始濃度180~200g/L;鹽酸溶液的最終濃度30g/L;氯化鐵(鐵鹽)的最高含量120g/L;鹽酸溶液的溫度20~40℃;酸洗時間20~30min;緩蝕劑0.2%~0.4%;溫度為室溫。
④采用硫酸酸洗的工藝一般為:
硫酸溶液的初始濃度(d=1.84) 180~250g/L;
若丁 0.3~0.5g/L;
溫度 35~50℃
⑤采用常溫快速去除鋼鐵表面氧化皮復合酸酸洗工藝為(100ml溶液計算):鹽酸(d=1.19)42ml;十二烷基硫酸鈉0.1g;草酸0.5g;OP-10 0.1g;磷酸6.0ml;添加劑1.0ml(含氟無機物,可與Fe2+、Fe3+配合);溫度室溫。
在熱浸鍍鋅酸洗工序中使用鹽酸酸洗時,要注意和掌握以下幾點。
a.鹽酸使用濃度。通常控制在8%~20%之間為宜,在室溫情況下,鐵鹽含量在控制在20g/L一下,當鐵鹽達到150~200g/L時,雖然酸槽里含有一定量的游離酸還可以使用一段時間,但除非升高溫度,否則酸洗速度將大大減緩,此時,不能再添加新酸了,只能將其全部處理掉。
b.酸洗液的溫度與酸洗時間的關系。在室溫下的鹽酸溶液中,酸洗時間與質量分數之間的關系如圖3-3,由圖3-3可見隨著酸洗液質量分數的提高,酸洗時間縮短。

圖3-3 室溫下鹽酸質量分數與酸洗時間的關系曲線
實際上酸洗液溫度對酸洗時間有顯著影響。如圖3-4所示,20℃、40℃以及60℃下,酸洗液平均酸洗時間的比例大約為12:3:1。

圖3-4 酸洗液溫度與酸洗時間的關系曲線
實際上,鹽酸在低于15℃時的酸洗速度是很慢的。合適的酸洗溫度是18~21℃。氧化鐵皮和酸之間的化學反應能產生足夠的熱量來保持酸液溫度。但是,在天氣冷時經過一晚上之后酸液就會冷卻到15℃以下,假如不供熱,則需要很長時間才能達到合適的酸洗操作溫度。因此,為了保持足夠的酸洗速度,建議對酸洗液預先加熱。最簡單的方法是直接通蒸汽進行加熱,電加熱器也可用來加熱鹽酸,但由于是用于酸性條件下,需要用塑料王或石英套管保護起來。
提高酸液溫度可以提高酸洗速度,但不能為提高酸洗速度而隨意提高酸液溫度。因為在較低的溫度時鹽酸丁蒸汽壓已經相當大,并且隨溫度升高還要繼續迅速增加,產生大量的酸蒸氣而影響環境,同時增加酸的消耗量,所以鹽酸洗一般應該是在室溫下進行。可以延長酸洗時間來達到酸洗效果。
實踐證明:酸洗速度快慢不僅取決于酸洗液的濃度,而重要的是決定于FeCl2在該鹽酸濃度下的飽和程度。一定的鹽酸濃度在相同溫度下具有一定的FeCl2飽和度。當鹽酸濃度達到10%時,FeCl2飽和度為48%;當濃度達到31%時,FeCl2飽和度只有5.5%,同時FeCl2飽和度隨著溫度上升而增大。在生產中對鹽酸的濃度范圍控制得過寬、過窄對生產都帶來一定的難度。推薦使用鹽酸濃度在8%~13%、酸液相對密度1.20~1.35。FeCl2含量高(可用鹽酸相對密度表示),則鹽酸濃度可相應取低值;FeCl2含量低,鹽酸濃度可取高值。
酸洗的目的在于除銹,而不能腐蝕鋼鐵基體。過量的酸洗會使鋼制件表面變得粗糙,從而影響熱鍍鋅質量。故酸洗時通常加入酸液抑制緩蝕劑。酸液抑制緩蝕劑是一種當它以適當的含量和形式存在于介質中時,可以防止或減緩鋼鐵制件在介質中腐蝕的化學物質或復合物質。在腐蝕環境中,添加少量的這種物質,便可以有效地抑制鋼制件的腐蝕。
酸洗溶液中的抑制緩蝕劑,一般要求具備下列條件:在高溫高濃度溶液中是穩定的,抑制酸霧揮發、緩蝕效果好;不影響鋼制件表面的酸洗速度;配方簡便,含量易于控制,廢液易于處理;價格便宜。幾種常用的酸洗緩蝕劑見表3-4。
表3-4 幾種常用的酸洗緩蝕劑

緩蝕劑的用量取決于鋼制件的材質、酸洗液的組成及操作濃度和溫度,以及去除物的性質。在一定范圍內,緩蝕效率隨含量增加而提高,但達到一定數值后,含量增加,效率不再提高,各種緩蝕劑在各種酸洗液中都有一個含量極限,一般使用的質量分數以0.5%~1.0%為宜。酸洗液溫度提高,緩蝕劑的緩蝕效率下降,甚至失效。酸洗液的使用時間增長,緩蝕劑的緩蝕效果也會下降,因此,需要定期向酸洗液中補加緩蝕劑,使其緩蝕效率維持在工藝要求的水平上。
在鋼制件熱鍍鋅生產中,在配置新鹽酸溶液時,最好加入一些舊鹽酸溶液,使其氧化鐵的含量在10g/L左右,這樣可以加快酸洗速度;同時為提高酸洗速度和防止酸霧逸出可添加酸霧抑制劑。最常用的酸霧抑制緩蝕劑的含量一般為:葡萄糖酸鈉0.42g/L,十二烷基硫酸鈉0.034g/L,草酸0.5%(質量)、磷酸6%(質量),烏洛托品0.5g/L,OP-10 0.035g/L,1,4-丁炔二醇0.30g/L。
⑥酸洗液的檢驗與控制。
為了充分的利用酸洗溶液,需要嚴格控制其成分。酸含量和鐵鹽含量的測定是簡單的,只需要少量的儀器:小玻璃斗、25mL量筒、250mL量筒、50mL滴管、250mL的錐形瓶、甲基橙試劑、0.5mol/L碳酸鈉標準液、測量范圍在1.0~1.3g/mL的密度計和濾紙。
在待測量酸洗池中用燒杯取酸液樣,過濾到一個25mL的量筒中滿刻度。然后倒入一個250mL的量筒里,加清水至250mL滿刻度并充分攪勻。再用另一個25mL量筒取此稀釋液25mL,倒入250mL的錐形瓶里,加入數滴甲基橙試劑,再用滴管逐步滴加入0.5ml/L碳酸鈉標準液,隨時攪拌。測定需要多少毫升碳酸鈉標準液能使試劑的顏色從紅變到黃。假如需要xmL的0.5mol/L碳酸鈉,則溶液中含有x×7.3g/L HCl。
測出了酸洗液的質量濃度后,再用密度計測出溶液的質量濃度后,再用密度計測出溶液密度,則可根據圖3-5求得酸液中鐵的含量。具體方法是,在圖3-5中用一把尺子將左邊表示密度的線和右邊表示酸含量的線相連,就可以在中間線上讀出鐵的含量。

圖3-5 室溫下鹽酸溶液中的鹽酸質量濃度、密度與鐵含量對應關系
在酸洗液配制時應根據生產工藝條件,計算出酸洗液的濃度,根據鹽酸或硫酸的濃度計算出添加水量。配酸時,應將酸倒入水中,以防止酸液飛濺情況的發生。
酸洗液中鐵鹽的含量應控制在一定范圍內,當使用鹽酸作為除銹劑時,鐵鹽含量限200~250g/L范圍。當使用硫酸時,鐵鹽含量應限制在180~250g/L之間為宜。除去廢鹽酸中的鐵鹽,較為經濟的方法就是采用資源化治理法——硫酸置換法,使廢鹽酸經過再生處理得到回收利用。
在實際生產中,在沒有化驗設備的情況下,需要隨時掌握鹽酸的濃度,可以利用鹽酸的密度與濃度的關系,通過查表的方法便可以查到鹽酸的濃度,可以適時調整在線酸洗池的濃度,以適應生產。
五、酸洗操作注意事項
1.控制酸洗液濃度
在酸洗過程中水分會逐漸揮發,因此,應隨時加水調節濃度,使酸洗液濃度控制在工藝范圍之內,以免酸液濃度過高造成鋼制件的過酸洗引起的腐蝕。
2.保持酸洗液清潔
酸洗過程中,如帶入堿及其他污物,酸洗液成分將逐漸改變,影響酸洗效率。因此,為獲得滿意的酸洗效果,應定期檢查、分析、更換酸液,并保持酸液適當的清潔。
3.控制溫度
溫度應按工藝規范要求控制。溫度過低會造成酸洗速度大大降低,影響生產效率。提高溫度可以加快酸洗速度,但對鋼制件和設備的腐蝕也相應地增加。
4.酸洗方法及酸液的維護
酸洗一般都需要攪拌。酸洗過程中使鋼管上下移動2~3次,變換一下鋼管和酸液的接觸面可加快酸洗速度。酸池內用壓縮空氣進行強力攪拌并不合適,這樣會造成過多的酸霧、氣的產生。
(1)定期清除酸洗池中污泥 隨著除銹過程的進行,酸洗池將逐步沉積污泥,淤塞加熱管和其他控制裝置,應定期清除。
(2)適當控制時間 在完全出去銹跡的前提下,酸洗時間應盡可能短,以減少金屬的腐蝕和氫脆的傾向。
(3)注意操作安全 除銹酸洗液,一般都具有很強的腐蝕性,操作中應避免酸液飛濺到皮膚或衣物上,以免燒傷皮膚或破壞衣物。
(4)酸洗場地應有排風裝置 酸洗時常產生含酸氣體,為減少含酸氣體對設備的腐蝕和對人體的危害,酸洗場地應布置良好的通風或排氣設備。
六、酸洗液常用的緩蝕劑
酸洗的目的在于除銹,而不能腐蝕鋼的基體。過量的酸洗會使鋼鐵表面變得粗糙,從而影響熱鍍鋅的質量。故酸洗時通常需要加入緩蝕劑。緩蝕劑是一種當它以適當的含量和形式存在于介質中時,可以防止或減緩鋼鐵在介質中腐蝕的化學物質或復合物質。在腐蝕環境中,添加這種少量的物質,便可以有效地抑制鋼鐵材料的腐蝕。
1.酸洗液中的緩蝕劑
酸洗液中的緩蝕劑一般要求具有下列的條件:在高溫、高濃度溶液中是穩定的,緩蝕效果好;不影響鋼鐵制件的酸洗速度;緩蝕劑配制方便,含量易于控制,廢液易于處理,價格便宜。一般常用的配劑為:若丁0.2%~0.3%,硫脲0.1%~0.3%,烏洛托品0.3%~0.5%。這幾種原料緩蝕效率達到70%以上。
2.緩蝕劑抑制腐蝕的作用
緩蝕劑抑制腐蝕的作用是有選擇的,它與腐蝕介質的性質、溫度、流動狀態、被保護金屬的性質以及緩蝕劑的種類、含量等都有密切的關系。某些條件的改變,都可能引起緩蝕效果的改變。因此,需要了解緩蝕劑的作用及緩蝕效果的測試方法,以便正確地選擇和運用緩蝕劑。緩蝕劑的緩蝕效率可用失重法簡便的測定。此法是通過比較在同一介質中相同的條件下,酸洗液中添加和不添加緩蝕劑時試樣的失重,從而求出緩蝕效率,即:
緩蝕效率(%)=(W1-W2)/W1×100% (3-19)
式中 W1——未加緩蝕劑時試樣的失重量,g/(m2·h);
W2——加緩蝕劑時試樣的失重量,g/(m2·h)。
緩蝕劑的用量取決于被酸洗制件的材質、酸洗液的組成及操作的濃度和溫度以及被除物的性質。在一定范圍內,緩蝕效率隨緩蝕劑的含量增加而提高,但達到一定數值后,含量增加,效率不再提高,在各種酸溶液中都有一個含量的極限,一般使用的質量分數以0.5%~1.0%為宜。酸洗溫度提高,緩蝕劑的緩蝕效率下降,甚至失效。每種緩蝕劑都有一個使用溫度范圍。酸洗液使用時間增長,緩蝕劑的緩蝕效率也會下降,因此,因此需要定期向酸洗液中補加緩蝕劑,使其緩蝕效率維持在工藝要求的水平上。
七、水漂洗的方法
堿洗、酸洗之后的水洗工序主要是用來清洗掉工件經堿洗、酸洗后黏附在工件上的雜質,以防止交叉污染。帶進下一道工序助鍍劑當中。因此,水洗可以說是成功前處理的一個重要步驟。實際中水洗工藝常常被忽視,可以看到酸洗后不水洗,或者堿洗、酸洗后共用一個水洗槽;或者水洗槽設計不合理,清水從水洗槽一端上面注入,又從另一端上面溢出,降低了清洗效果,并造成了一定浪費。清洗水的溫度一般控制在25℃左右為好。并應該控制pH值。一般進水管水口安裝在水槽的中下部,便于凈化水質。
水漂洗過程主要有以下幾方面的積極意義:一是防止堿、酸、助鍍劑反應液交叉污染;二是鋼鐵制品自身品質的要求;三是水洗技術的好壞也影響到表面處理用藥品的消耗量。如脫脂液沒有漂洗凈,就進入酸洗槽,這樣最終導致鹽酸槽內的鹽酸有效濃度的降低;酸洗液沒有漂洗干凈,就帶入助鍍溶劑,將使助鍍溶劑酸度升高,加大鐵離子的溶解度,由鋼制品進鋅液后,將使鋅液變為黏稠,增大鋅渣的生成量。此外,可以實現節約用水。如何提高水洗效率、改善水洗效果,是熱鍍鋅前處理的一個重要課題。
漂洗用的水洗槽及附帶裝置,目前通用的材質使用玻璃鋼或PVC等有機材料的居多。而熱水槽需使用耐熱PVC材質。水洗槽直接給水或噴淋給水時通過配備水泵確保給水量和壓力。也有用空氣強化攪拌水,增強漂洗能力。水洗方式有以下兩種方式。
1.浸漬水洗
鋼制品直接在清洗水中通過,使鋼制品表面上附帶的殘留的堿、酸性液體濃度得到稀釋。
2.噴淋水洗
基本上是流水洗的方式,噴淋水洗能夠沖洗掉鋼制品上的堿、酸液同時也能夠稀釋掉鋼制件上的堿、酸液。與浸漬洗凈相比,用少量的水可以得到較好的洗凈效果。強化水洗的措施,采取用泵循環水,通過循環泵實現槽內液體的循環,促進水洗水的流動,也促進了水漂洗效果。
為了節約用水,減少堿、酸廢水排放,按照酸和堿中和的原理,可以把酸洗后的漂洗水引到堿洗脫脂后的水漂洗,既可以減少循環水的用量,又可以中和堿洗脫脂后的漂洗水,減少鋼制品表面的殘留堿液。最后集中到一個中和池內自然中和,當酸、堿的pH達到平衡時,符合排放標準時進行排放。
堿、酸洗后采用熱水洗,主要是考慮能很好地沖洗、溶解掉黏附在鋼制品表面殘留的堿液和酸洗后的鐵鹽,減少帶入下道工序(助鍍)中的鐵鹽。考慮到需要對清水加熱到一定溫度(>25℃),才能起到快速清除鐵鹽的效果。從節約能源角度考慮,可以將鋼絲熱鍍鋅后水冷卻池中水引進到堿洗、酸洗后的漂洗池,起到溫水清洗的作用。
在國內一部分相關企業中,采用了清洗水循環使用的做法,即把酸洗后的水槽安裝導電測量儀,監視水的酸性程度,當酸度達到一定數值時,電磁閥會自動打開,把水抽到堿洗后的清洗槽里,同時注入清水到酸洗后的清洗槽內,這樣水的耗量可減至最低,又能達到排污少、耗水低的效果。