㈠ 腐蝕是什麼意思
腐蝕是指(包括金屬和非金屬)在周圍介質(水、空氣、酸、鹼、鹽、溶劑等)作用下產生損耗與破壞的過程。
腐蝕是一個漢語詞彙,讀音為fǔ shí,本為化學用詞,指物質與環境相互作用而失去它原有的性質的變化。可引申指腐爛、消失、侵蝕。
中文名
腐蝕
外文名
corrosion
拼音
fǔ shí
釋義
指腐爛、消失、侵蝕等
所屬學科
化學
金屬機理
金屬腐蝕是指在周圍介質的化學或電化學作用下,並且經常是在和物理、機械或生物學因素的共同作用下金屬產生的破壞。根據腐蝕過程進行的歷程,一般可將金屬腐蝕分為兩類,即化學腐蝕和電化學腐蝕。[1]
化學腐蝕
金屬在乾燥的氣體和非電解質溶液中發生化學作用所引起的腐蝕叫作化學腐蝕。化學腐蝕的產物存在於金屬的表面,腐蝕過程中沒有電流產生。
如果化學腐蝕所產生的化合物很穩定,即不易揮發和溶解,且組織緻密,與金屬母體結合牢固,那麼這層腐蝕產物附著在金屬表面上,對金屬母體可以起到保護的作用,有鈍化腐蝕的作用,稱為「鈍化作用」。
如果化學腐蝕所生成的化合物不穩定,即易揮發或溶解,或與金屬結合不牢固,則腐蝕產物就會一層層脫落(氧化皮即屬此類),這種腐蝕產物不能保護金屬不再繼續受到腐蝕,這種作用稱為「活化作用」。
金屬的高溫氧化及脫碳
在石油化工生產中,有很多機器、設備是在高溫下操作的,如氨合成塔、硫酸氧化爐、石油裂解爐等。金屬的高溫氧化及脫碳是一種在高溫下的氣體腐蝕,是過程設備中常見的化學腐蝕之一。
一般當鋼材和鑄鐵的溫度高於3000℃時,在其表面就會出現可見的氧化皮。隨著溫度的升高,其氧化的速度也大大的提高。
在570℃以下氧化時,氧化所形成的氧化物中不含FeO,其氧化層是由Fe2O3和Fe3O4構成。這兩種氧化物所構成的氧化層組織緻密、穩定,附著在鋼材表面上不易脫落,起到了保護膜的作用。
在570℃以上時,鋼材表面所形成的氧化物有三種,即Fe2O3、Fe3O4、FeO,其厚度比大約為Fe2O3:Fe3O4:FeO=1:10:100,氧化層的主要成分是FeO,其結構疏鬆,容易剝落,這就是常見的氧化皮。
因此,為了提高鋼材的高溫抗氧化能力,必須設法阻止或減弱鋼材表面FeO的形成。在冶金工業中,通過在鋼里加入適量的合金元素如鉻、硅或鋁,可以使鋼材具有抗氧化的能力。當溫度高於700℃時,鋼材在氧化的同時,還發生了脫碳作用,脫碳作用的化學反應如下:
Fe3C+O2-->3Fe+CO2
Fe3C+CO2-->3Fe+2CO
Fe3C+H2O-->3Fe+CO+H2
鋼材脫碳會使其機械性能下降,特別是降低了表面硬度和抗疲勞強度,因而高溫工作的零件要注意這一問題。
(2)氫腐蝕
在合成氨工業、石油加氫裂解及其他一些化工工藝中,常遇到氫在反應介質中佔有很大比例的混合氣體,而且這些化學反應過程又多是在高溫、高壓下進行的,例如合成氨的壓力通常在31.4MPa,溫度一般在470~500℃左右。
在較低溫度和壓力(溫度≤200℃,壓力≤4.9MPa)下,氫氣對普通碳鋼及低合金鋼不會有明顯的腐蝕作用。但是,在高溫高壓下則會對它們產生腐蝕,結果使材料的機械強度和塑性顯著下降,甚至損壞,這種現象常稱為「紅腐蝕」或「氫脆」。
鐵碳合金在高溫高壓下的氫腐蝕過程可分為氫脆階段和氫侵蝕階段。
第一階段為氫脆階段。在該階段,氫在與鋼材直接接觸時被鋼材所吸附,並以原子狀態向鋼材內部擴散,溶解在鐵素體中,形成固溶體。但是,在此階段溶在鋼中的氫並未與鋼材發生化學作用,也未改變鋼材的組織,在顯微鏡下觀察不到裂紋,鋼材的強度極限和屈服極限也無大改變。但是它使鋼材塑性降低,沖擊韌性值明顯減少。鋼材的這種脆性與氫在其中的溶解量成正比。材料處於氫脆階段只要將材料進行消氫處理,其性能又可恢復為原來狀態。
第二階段為氫侵蝕階段。這時,溶解在鋼材中的氫氣與鋼中的滲碳體發生化學反應,生成甲烷氣,從而改變了鋼材的組織,其化學反應式為:
Fe3C+2H2-->3Fe+CH4
該化學反應常常在晶界處發生,生成的甲烷氣也通常聚集在晶界原有的微觀孔隙內,形成局部高壓,引起應力集中,使得晶界變寬,從而產生更大的裂紋;或者在鋼材表層夾雜等缺陷處聚集,形成氣泡,使鋼材的機械性能降低。另一方面,由於滲碳體在還原為鐵素體時,其體積也將減小,因此,在鋼材內部由於組織的體積變化而產生相應的組織應力,該應力與前述的內應力疊加在一起,將使得裂紋擴展。而裂紋的擴展又為氫和碳的擴散與反應提供了更加有利的條件。如此反復不斷地進行下去,最後導致鋼材完全脫碳,內部的裂紋形成網格,機械性能嚴重下降,甚至遭到破壞。
因為高壓有利於氫氣在鋼中的溶解,而高溫則增加了氫在鋼的組織中的擴散速度及脫碳反應的速度,因此,鐵碳合金的氫腐蝕隨著壓力和溫度的升高而加劇。通常鐵碳合金產生氫腐蝕都有一個起始溫度和起始壓力,它是衡量鋼材抵抗氫腐蝕能力的一個指標。鐵碳合金氫腐蝕開始的溫度和壓力的關系見表。
壓力/MPa
2.94~9.8
9.8~19.6
19.6~29.4
29.4~39.2
39.2~58.8
58.8~78.4
溫度/℃
300~280
270~240
230~220
220~210
210~200
200~190
通過降低鋼中的含碳量,使其沒有碳化物(Fe3C)析出,可以有效地防止氫腐蝕的發生。另外,在鋼中加入某些合金元素如鉻、鉬、鈦、鎢、釩等,與鋼材組織中的碳元素形成穩定的碳化物,使其不易與氫作用,也可以避免氫腐蝕的發生。
電化學腐蝕
電化學腐蝕是指金屬與電解質溶液問產生電化學作用而引起的破壞,其特點是在腐蝕過程中有電流產生。在水分子作用下,電解質溶液中金屬本身呈離子化,當金屬離子與水分子的結合能力大於金屬離子與其電子的結合力時,上部分金屬離子就從金屬表面跑到電解液中,形成了電化學腐蝕。[2]
原電池作用
金屬在電解質溶液中的腐蝕過程與電池中的電化學反應過程完全類同。如圖所示是鐵一銅電池,即鐵與銅在H2SO4溶液中所構成的電池。因為鐵的電位較銅低而成為陽極,而銅則成為陰極。在陽極,鐵被溶解並釋放出電子,即Fe-->Fe2-+2e,所放出的電子經過外部導線可以移動到陰極。在陰極,流來的電子被能吸收電子的物質所吸收,在這里即被溶液中的陽離子(H+)所吸收,並釋放出氫氣,即2H++2e-->H2↑。
在實際腐蝕過程中,這類腐蝕電池是最常見的,因有的設備可能是由兩種金屬材料製成,或者同一材料內部存在不同的相,或者材料各部分的物理機械性能不同、受力不均等導致了設備材料各部分的電位不相同,從而形成這類腐蝕電池。
微電池和電化學腐蝕原理
如前所述,金屬表面組織常常存在著不同的相(如鋼中的鐵素體和碳化物),在同一介質中相鄰兩個區域可能具有不同的電位,這些區域往往是直接接觸的,故形成了許多局部的微電池,如圖所示。
利用微電池的原理,可以說明電化學腐蝕的化學反應過程。
①陽極反應,金屬溶解:Me-->Me++e
②電子移動,陽極過剩的電子流向陰極:e陽-->e陰
③陰極反應,電子在陰極被吸收電子的物質所吸收:e陰+D-->(De)
在陰極區的反應,由於吸收電子的物質不同,有幾種不同的反應情況:
當溶液中有電位較高的金屬離子(如Cu2+)存在時,這種金屬離子就吸收電子,還原為金屬:
Me++e陰-->Me
當溶液呈酸性、溶液中有氫離子H+存在時,H+吸收電子變成氫原子,再結合成氫分子:
H++e-->H
H+H-->H2↑
當溶液為中性時,溶液中含有的氧吸收了電子,和水一起變成了OH-離子,其反應為:
O2+4e+4H2O-->4OH-
在腐蝕過程中,金屬常常不是在含有電位較高的金屬離子的溶液中,電位較高的離子金屬吸收電子的陰極反應是不常發生的。而後兩種化學反應意義較大,特別是第二種化學反應更為常見。但應指出,陰極反應往往是後兩種化學反應同時存在。
電化學腐蝕的條件
由上述電化學腐蝕過程和原理可以發現,電化學腐蝕過程是由陽極反應過程、電子流動及陰極反應過程等三個環節組成,三者缺一不可。其中阻力最大的環節決定著整個腐蝕過程的速度。也可以看出,電化學腐蝕進行的過程必須具備下列三個條件:
①同一金屬上有不同電位的部分存在或不同金屬之間存在著電位差;
②陰極和陽極相互連接;
③陽極和陰極處在互相聯通的電解質溶液中。
金屬影響因素
金屬製品腐蝕的影響因素有:大氣濕度、溫度、氧氣以及大氣中的污染物;金屬本身的材料性質、金屬的表面狀態等對其腐蝕也有影響。[3]
環境因素
濕度
影響金屬腐蝕的濕度,實際上是相對濕度。因為空氣相對濕度大小關系著金屬上是否形成水膜和形成的水膜厚度。
潔凈空氣中,當相對濕度達到100%時,在金屬表面上會凝結水分子,成為水滴和水膜。然而由於金屬表面對水的吸附、金屬表面不平整等等,在相對濕度還相當低時,金屬表面就已吸附了一定的水形成水膜。但是太薄的水膜還不是足以使金屬表面的電化學腐蝕順利進行。因為這種情況下,還難以形成有效的離子傳遞。當空氣中相對濕度達到一定高度,使金屬表面上能形成一定厚度的水膜時,電化學腐蝕速度會突然上升,此時的相對濕度對某種金屬而言,為其臨界相對濕度。鋼的臨界相對濕度為70%。
水膜厚度與金屬腐蝕速度的關系如圖所示。金屬在表面上水膜極薄、相當於區域Ⅰ時,腐蝕速度很小。到水膜厚度為100Å時,腐蝕速度突然上升,至水膜厚度為約1um時,金屬腐蝕速度最大(相當於圖區域Ⅰ)。此後水膜再繼續增厚,超過1um以後,腐蝕速度略有下降(相當於圖中區域Ⅲ),當水膜厚度超過1um時,已相當於金屬全浸在水中,空氣中氧溶入水膜,擴散到達金屬表面的速度已經較慢,使電化學腐蝕所需氧的供給變得較難,腐蝕速度不再隨水膜厚度而變化(相當於圖中區域Ⅳ),腐蝕速度因而減慢。
氧氣
中性介質中金屬腐蝕主要為氧去極化過程。反應式O2(陰極區)==>O2+2H2O+4e-->40H-中氧是陰極中主要電子接受體,所以說沒有氧存在,金屬的腐蝕也就不會發生。有資料表明,在脫氧的海水中,鐵釘浸泡數十年後仍不失其光澤。大氣中存在著大量的氧氣,且在金屬表面上吸附的水膜又相當薄,從而使氧溶解、擴散到金屬表面的陰極區相當容易。幫氧在金屬腐蝕過程中常起著主要作用。
但在特殊情況下,因氧氣到達金屬表面的各處有難有易,就會形成濃差電池。例如在金屬重疊面上,即金屬表面與另一金屬表面緊密接觸時,在接觸面的邊緣雖不銹蝕,但離開邊緣處會有雲彩狀的暗影或銹蝕,這種銹蝕產物常呈現灰色或黑色。這是因為在邊緣上氧的供給容易而形成陰極,深入處氧供給較難,故成為陽極而發生腐蝕。剛鐵製品在此情況下的腐蝕產物為黑色的氧化鐵。此種腐蝕稱為重疊腐蝕,是由於氧的濃差而引起的。
在純鐵片的水滴下也可見到因氧濃差而引起的腐蝕,如圖所示。由於液滴邊緣與中心氧充氣不均勻,液滴中心氧不易到達,成陽極而腐蝕。邊緣上成為陰極,只在開始時有少許腐蝕,然後停止。在邊緣和中心之間可見到一圈疏鬆的鐵銹沉澱物。這是由氧的濃差造成的,所以叫做氧濃差腐蝕或差異充氣腐蝕。
溫度
一般化學反應在溫度提高時速度增加。金屬在大氣腐蝕中,當相對濕度處於臨界狀態以上時,反應速度才隨溫度的提高而增加。和一般化學反應相似,每當溫度升高10℃腐蝕速度增加一倍。
雖然溫度升高時,水液中氧氣的溶解度降低,從而會降低金屬腐蝕的速度,但在大氣溫度范圍內,氧溶解度的影響還不是很大的。
溫度急劇降低時,相對濕度大大增加,甚至產生凝露,從而促進腐蝕。例如在晝夜溫差大的地區或季節,環境溫度大幅度下降,金屬表面很容易凝結水膜而銹蝕。
大氣污染物
大氣中除空氣與水氣以外,還含有各種各樣的污染雜質。氣體的雜質有SO2、氮的氧化物、CO2、HCl等。海洋大氣中包括有含鹽分的粒子。在工業地區,固體塵埃每月每平方公裡面積上的降落量達數十噸之多。這些塵埃包括腐蝕性和非腐蝕性兩類。非腐性塵埃盡管不能直接使金屬腐蝕,但可間接促進金屬腐蝕。下面分術各種污染物的影響。
(1)各種有腐蝕活性的污染物,包括各種氣體、鹽類的粒子等,當空氣中有水霧形成時,這些粒子會溶解於霧滴中。故金屬表面上凝結的水滴或水膜並非純水,即使它們在空氣中含量相當小,但溶於水中的濃度仍是相當可觀的。這些腐蝕活性物會起到如下作用之一或數種:
①各種非金屬氧化物溶於水成為酸,增加H+濃度。
②CI-破壞金屬表面的鈍化膜。
③各種電解質增加了薄層水膜的導電性。
④降低金屬的臨界相對濕度。
二氧化硫是影響最大的一種有害氣體。大氣中含有0.01%的s02,可使金屬的臨界相對濕度由70%下降到50%。在潮濕大氣中,一個分子的SO2可使幾十個原子的鐵腐蝕變成氧化物,其反應為腐蝕產物硫酸鐵水解後又生成硫酸,繼續促進腐蝕。
氯化鈉會破壞金屬表面的鈍化膜。它和硫酸等留在金屬表面上,即使金屬表面乾燥,也能重新吸濕而恢復活性。
(2)無化學活性但有吸附活性的物質,如炭粒,本身不具腐蝕活性,但如吸附SO2,就會使金屬表面SO2的濃度大於在空氣中的濃度,因而也加速了金屬腐蝕,如圖所示。
(3)非化學活性,且非吸附活性的物質如砂粒,當沉澱到金屬表面上時,與金屬表面接觸中形成縫隙。在此縫隙中因毛細管作用而吸收水分,促使水膜的形成並使水膜保持下來。水膜下構成氧的濃差腐蝕。在砂料下的金屬變成陽極而被腐蝕掉,如圖所示。
工業地區大氣污染最重,腐蝕較為嚴重,海洋、城市次之,鄉村、山林的大氣污染較小,腐蝕也較輕。
金屬本身特性
金屬種類
金屬本身種類不同,其腐蝕趨勢也不相同。較貴的金屬因自身熱力學穩定性而為耐蝕的。這類金屬不多,如金、銀、鉑、銥等,它們以元素狀態存在於自然界,不因大氣環境因素影響而變質。鋁、鉻、鈦等金屬在自然條件下,因大氣氧的作用,表面能很快形成穩定的鈍化膜而耐蝕。
在金屬製品中,最常見的鐵製品是不耐蝕的。在常溫下,其表面生成的氧化膜是疏鬆的,不具保護作用。相反疏鬆層更易蓄積水分,降低鋼鐵的臨界相對濕度,更有助於電化學腐蝕的進行。
鋼鐵中各因素
鋼鐵中加入了耐蝕性合金元素,當其含量達到一定值後,可使鋼鐵獲得耐蝕性。如各種不銹鋼其含鉻量超過13%,鋼鐵表面就可得到穩定的鈍化膜,在大氣中具有相當好的耐蝕性。
銅鋼中含有2%以上銅時,表面能形成防護性的銹層而顯示一定的耐蝕性。
鋼鐵在微觀組織方面是不均勻的。它具有不同的相,如鐵素體、滲碳體等,鑄鐵中還有石墨相。這些都會形成微電池而致電化學腐蝕。
鋼鐵經不同熱處理後,組織亦不相同,耐蝕性當然不同。金屬部件因冷熱加工引起殘余應力之不均,受應力大的部位處於高能位狀態,是較不穩定的,故易於銹蝕。
異金屬的接觸
異種金屬的接觸,促進活性較強的金屬腐蝕。例如銅鋼組合件,鋼的腐蝕被促進,用鋅與鋼鐵接觸,鋼得到保護,但鋅的腐蝕加速,此時鋅即成為所謂犧牲陽極。異種金屬接觸時,如作為陰極部分的金屬表面積大,而作為陽極部分金屬面積小,則腐蝕更為嚴重。
金屬表面狀態
金屬表面粗糙,易吸濕和形成水膜,又易積聚塵埃,故較金屬表面光潔的更易被腐蝕。
金屬製品形狀復雜、有凹處、縫隙、溝槽、小孔,特別是盲孔都能顯著降低水膜的蒸氣壓從而降低形成水膜的臨界相對濕度,因而更容易促進金屬的電化學腐蝕。
加工過程因素
金屬製品從原料開始,經過各種加工成為產品。其中有各種冷熱J加工、裝配以及管理的各個過程如檢查、搬運等。接觸各種人員、各種加工、搬運機械與器具,這些因素某種程序上與金屬製品的腐蝕有關系。
有時原材料已經銹蝕甚重,在加工過程中銹蝕部分不能完全去除,導致成品的銹蝕。
加工中所用工藝材料,在加工完後如不徹底清除掉,也會造成金屬製品的銹蝕。如酸洗後,中和清洗不徹底,少量殘酸留在金屬製品的表面,會造成此金屬製品的腐蝕。
在金屬製品檢查、搬運、裝配過程中,工作人員常裸手與其接觸,手上汗液的影響,常使一些金屬製品上出現指紋狀銹蝕。這是由於汗水中含有鹽分(氯化鈉)及有機酸之故。
此外,由於管理方面的一些疏忽,也會造成銹蝕。例如工作液內混有污物,搬運器具不潔,工件周轉期過長,半成品倉庫防銹包裝管理差,工作場所不清潔等,都會對金屬腐蝕有影響。
分類
按性質分
可分為濕腐蝕和干腐蝕兩類。[4]
濕腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕,干腐蝕則指在無液態水存在下的干氣體中的腐蝕。由於大氣中普遍含有水,化工生產中也經常處理各種水溶液,因此濕腐蝕是最常見的,但高溫操作時干腐蝕造成的危害也不容忽視。
濕腐蝕
金屬在水溶液中的腐蝕是一種電化學反應。在金屬表面形成一個陽極和陰極區隔離的腐蝕電池,金屬在溶液中失去電子,變成帶正電的離子,這是一個氧化過程即陽極過程。與此同時在接觸水溶液的金屬表面,電子有大量機會被溶液中的某種物質中和,中和電子的過程是還原過程,即陰極過程。
常見的陰極過程有氧被還原、氫氣釋放、氧化劑被還原和貴金屬沉積等。
隨著腐蝕過程的進行,在多數情況下,陰極或陽極過程會因溶液離子受到腐蝕產物的阻擋,導致擴散被阻而腐蝕速度變慢,這個現象稱為極化,金屬的腐蝕隨極化而減緩。
干腐蝕
一般指在高溫氣體中發生的腐蝕,常見的是高溫氧化。在高溫氣體中,金屬表面產生一層氧化膜,膜的性質和生長規律決定金屬的耐腐蝕性。膜的生長規律可分為直線規律、拋物線規律和對數規律。
直線規律的氧化最危險,因為金屬失重隨時間以恆速上升。拋物線和對數的規律是氧化速度隨膜厚增長而下降,較安全,如鋁在常溫氧化遵循對數規律,幾天後膜的生長就停止,因此它有良好的耐大氣氧化性。
按形態分
腐蝕的形態可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩種。在化工生產中,後者的危害更嚴重。
均勻腐蝕
腐蝕發生在金屬表面的全部或大部,也稱全面腐蝕。多數情況下,金屬表面會生成保護性的腐蝕產物膜,使腐蝕變慢。有些金屬,如鋼鐵在鹽酸中,不產生膜而迅速溶解。通常用平均腐蝕率(即材料厚度每年損失若干毫米)作為衡量均勻腐蝕的程度,也作為選材的原則,一般年腐蝕率小於1~1.5mm,可認為合用(有合理的使用壽命)。
局部腐蝕
腐蝕只發生在金屬表面的局部。其危害性比均勻腐蝕嚴重得多,它約占化工機械腐蝕破壞總數的70%,而且可能是突發性和災難性的,會引起爆炸、火災等事故。
當然,腐蝕不光是有危害,有許多生產的工藝,是利用了腐蝕而進行的。
腐蝕電位
腐蝕電位是在沒有外加電流時金屬達到一個穩定腐蝕狀態時測得的電位,它是被自腐蝕電流所極化的陽極反應和陰極反應的混合電位,此時金屬上發生的共軛反應是金屬的溶解及去極化劑的還原。[5]
即金屬在介質中未通過電流時所產生的電位,稱為腐蝕電位,也稱自然電位或自腐電位或自然腐蝕電位或自腐蝕電位。金屬結構物的性質和土質都可直接影響到腐蝕電位,但這種影響不大,當測得腐蝕電位有變化且電位增大時,應考慮土層中有雜散電流存在的。
狹義的腐蝕電位是指金屬與環境間的物理-化學相互作用,使金屬性能發生變化,導致金屬、環境及其構成系功能受到損傷的現象。
參考資料
[1] 黃永昌.金屬腐蝕與防護原理 .上海:上海交通大學出版社 ,1989-05-01
[2] 張寶宏,叢文博,楊萍.金屬電化學腐蝕與防護 .北京:化學工業出版社,2005-08-01
[3] 鄭書忠.工業水處理技術及化學品.北京:化學工業出版社,2010-08-01
㈡ h13鋼熱處理後工作時表面掉皮
13料回火掉皮正常,回完火都有一層氧化皮,車工一班都給留足夠的量
㈢ 鋼材淬火後表面脫落
燒過火了!溫度過高或高溫加熱時間過長,工件表面被燒氧化脫落(皮)了。回
固體滲碳一般用答木炭,還得放在密封的鐵盒子里,以隔絕空氣防止氧化;還有,固體滲碳時間每小時約0.1㎜(在保溫的條件下),一般需要10個小時左右。再有,還得是低碳鋼。所以你的方法是不靈的。
㈣ 退火爐出來的鋼管氧化皮不掉是什麼原因
氧化皮是金屬加熱時爐氣中的氧化性氣體與金屬發生化學反應,在金屬表面形成氧化皮的現象。當鋼材表層的鐵以離子狀態由里向外表面擴散,而氧化性氣體中的氧以原子狀態由鋼材外表面經吸附後向里層擴散。
由於氧化皮的膨脹系數和鋼材不同,因此較易脫落,同事氧化皮的熔點在1300-1350℃較低,高溫時易熔化,氧化皮的脫落和熔化,使新暴露的鋼材表面二次氧化,增加金屬的損耗。
下面我們來看下氧化皮的危害:
首先鍛件表面氧化皮會造成金屬的損耗,不僅會降低模鍛件表面質量,附著在鍛件表面的氧化皮,在熱處理時會導致鍛件組織和性能的不均勻。氧化皮硬度較高,模鍛時會加速模鍛型腔的磨損,機加工時會加速刀具的損壞。並且氧化皮是呈鹼性的,脫落在加熱爐的爐膛內和酸性的耐火材料起化學反應,縮短加熱爐壽命。
因此鍛件表面氧化皮成為鍛造行業棘手問題,通常使用噴砂、拋丸和加熱酸洗以及機械去氧化皮。後來一款採用高壓水除磷原理去氧化皮設備面世,贏得了廣大鍛造客戶的熱捧。它在高壓碰嘴的作用下,形成的扇形面像一把鋒利的刀片的極速水流,將緻密的鐵皮切開,形成裂痕。
由此可見,薄的扇面具有更大的打擊力;高壓水透過裂縫遇到高溫母材急速汽化蒸發,形成類似爆破的效果,將氧化鐵皮和母材剝離;氧化鐵皮在受到水的沖擊後遇冷收縮,產生橫向剪切力,使將氧化鐵皮和母材剝離;帶有前傾角的水射流的沖刷作用將已疏鬆的鐵皮沖刷掉。
㈤ 帶鋼酸洗表面質量都有哪些缺陷
帶鋼酸洗表面質量缺陷主要有欠酸洗缺陷、過酸洗缺陷,停車斑、水印等。造成帶鋼出現酸洗質量缺陷的主要原因有:熱軋來料質量情況、酸洗拉伸矯直機工藝和設備功能、酸洗工藝段工藝和工藝段設備、緩蝕劑的使用情況等。
一、欠酸洗的發生
帶鋼經酸洗後,表面殘留局部未洗掉的氧化鐵皮,經軋制後板面顏色暗,嚴重的板面發黑或花臉狀,通常稱之為欠酸洗缺陷。由於氧化鐵皮與帶鋼本體相比,其相對摩擦較小,易造成潤滑條件發生變化,嚴重的可能造成帶鋼延伸不均,出現浪形等缺陷;同時,氧化鐵皮的壓入,使最終產品的表面質量帶來不利影響;當氧化鐵皮出現脫落現象時,易粘在軋輥表面,產生輥印缺陷。
1、欠酸洗缺陷產生原因
影響帶鋼酸洗質量的主要因素有:帶鋼表面氧化鐵皮的成分與厚度分布、拉矯機工藝、帶鋼板形質量,酸洗工藝等。
1)帶鋼表面氧化鐵皮的成分與厚度分布
帶鋼表面氧化鐵皮的成分與厚度分布影響著沿熱軋帶鋼卷取時各部分的溫度,導致帶鋼冷卻速不同,即沿帶鋼長度方向的頭、中、尾以及沿寬度方向的邊部和中部的溫度和冷卻速度不同,造成同一帶鋼各部分的氧化鐵皮結構和厚度不同,在冷軋酸洗過程中產生局部欠酸洗現象。
2)拉矯機工藝
冷軋拉矯機不正常工作或拉矯延伸系數不夠,使鐵皮未經充分破碎、剝離,影響酸洗效果。
3)帶鋼板形質量
帶鋼板形差,如鐮刀彎,浪形等,特別是熱軋來料浪形比較普遍,易造成局部欠酸洗。
4)酸洗工藝
酸洗工藝不適當,如酸洗濃度、溫度偏低、酸洗速度太快、酸洗時間不足、亞鐵濃度高、未及時補充酸液、酸洗過程中酸洗槽內帶鋼張力過大、帶鋼垂度小,使帶鋼未全部浸入酸液中等。
2、控制措施
當帶鋼在規定的運行速度情況下,出現欠酸洗質量缺陷,則採取如下措施:
1)拉矯工藝控制
如果冷軋所用的原料浪形問題嚴重,在進入冷軋機組前最好地辦法是最大程度地優化拉矯工藝,最大程度的改善板形,盡量保證進入酸洗槽的帶鋼板形良好。同時,針對來料雙邊浪嚴重的情況,除通過拉矯機盡量調整板形外,在條件允許的前提下,適當增加帶鋼在酸洗槽內的垂度,以最大限度地提高帶鋼在酸洗槽內的浸泡量,從而減少由於雙邊浪對帶鋼酸洗效果的影響。
2)酸洗工藝段工藝參數控制
當帶鋼出現欠酸洗缺陷時,首先應該適當降低酸洗工藝段速度。如速度減到一定程度,如下降20%,仍有欠酸洗時,應適當升高酸液溫度。如此時仍然存在欠酸洗缺陷,則相應適當提高酸液濃度,最終達到控制欠酸洗缺陷的目的。
二、過酸洗的發生
帶鋼在酸液中停留時間過長,表面逐漸變成粗糙的麻面,板面發黑,稱之為過酸洗。存在過酸洗缺陷的帶鋼,其表面粗糙度大於酸洗質量正常的帶鋼,其在軋制過程中產生的鐵屑量大大增加,從而影響到乳化液系統的清潔性和軋後帶鋼表面殘留物的多少,給後工序生產帶來不利因素。
1、過酸洗出現的原因
過酸洗出現的原因有多方面:
①酸洗時間過長,酸洗液腐蝕帶鋼基體。
②酸洗液濃度太高,使鐵的氧化物增多、酸反應速度加快,在反應充分完畢後,帶鋼還未離開酸洗槽進而腐蝕基體。
③酸洗液溫度偏高,同樣使鐵氧化物增多,酸反應速度加快,反應完畢後腐蝕鐵基體。
2、預防控制措施
主要是從酸洗工藝入手,合理控制酸洗溫度、酸洗速度、酸洗液濃度、加適當的緩蝕劑等來控制鐵基體和酸的反應時間和反應速度。其中添加適當緩蝕劑是比較方便、有效且可操作性強的控制手段。
緩蝕劑的主要作用是比氫更緊地吸附在鋼表面上,從而有效地阻止了氫的反應,因為對於鐵的溶解過程伴有電子的得失,因此這一反應受到了很大的抑制。在鐵的酸洗操作中,緩蝕劑抑制腐蝕的作用極為重要。鐵離子特別是在酸度下降的情況下能水解成難溶解的氫氧化鐵。氫氧化鐵形成給酸洗工藝帶來一系列問題,因此應當避免。
根據酸洗緩蝕劑的原理,一種良好的緩蝕劑應滿足以下要求:能夠有效地降低金屬鐵的溶解速度,但對氧化鐵皮的溶解無減慢作用;能夠有效地阻止氫原子往鋼材中擴散;能夠很好地溶解在酸溶液中,具有較高的緩蝕效率;在酸洗溫度下穩定,並保持其緩蝕效率;形成的保護膜要易於用水洗掉;能夠在酸液表面形成泡沫,以減少酸霧產生;不妨礙廢酸液中鐵鹽的提取處理,也不影響副產物的質量,價格便宜,易於製取,且能長期存放不變質。
如果熱軋來料中Al含量偏低,低合金鋼中Si含量偏高,Al在反應中可作為陰極保護鐵基體,而Si則會產生硅膠吸附氧化鐵皮和其他雜質,針對這種情況,我們應選用相應的適合本廠實際情況的緩蝕劑。
㈥ 鍍鋅層越厚容易出現起皮起泡掉鋅現象是為什麼
原因如下:
1、除油不徹底。
對於鑄鐵零件來說,由於鑄鐵的導電性差,在電鍍掛具設計時需要考慮零件與掛具的接觸;同時還要考慮由於鑄鐵的含碳量高,有很多氣孔與砂眼,所以鑄鐵零件只能採用弱酸腐蝕活化,避免採用強酸腐蝕導致零件表面腐蝕掛灰引起鍍層結合不良。
另外鑄鐵零件表面的鐵銹需要用機械方法去除,活化采 用3%~5%的HF酸或草酸等弱有機酸處理。
2、 如鍍件為優質鋼,特別是寬兆有含鎳、鉬合金鋼件,在陽極處理過程中同時伴隨有一定量的氧的析出,當轉為陰極時,其表面極易在短時間內形成一層薄而緻密的氧化膜按正常工藝就很難獲得與基體金屬結合力好的鍍層。
解決方法
①降低酸洗液濃度,新配製濃鹽酸:水一1;2另加質量分數為40%的氫氟酸3mL/L混合溶液進行酸洗,利用HF去除零件表面含硅化合物;
②縮短酸洗時間,從原來的5min縮短為5s~10s,以防止零件基體組織中的磷、硫形成晶界偏析
3、普通鐵基材有鍍鋅層未處理干凈。可用濃鹽酸加雙氧水剝去此已鈍化鍍鋅層,許多做五金的朋友就常碰到,鋅合金產品有壓鐵後片,鍍後片一折就脫鍍層,就是這種原慎沖租因。