酸洗

acid washing；pickling ；acid pickling

利用酸溶液去除鋼鐵表面上的氧化皮和鏽蝕物的方法稱為酸洗。是清潔金屬表面的一種方法。通常與預膜（pre-passivating treatment）一起進行。

一般將製件浸入硫酸等的水溶液，以除去金屬表面的氧化物等薄膜。是電鍍、搪瓷、軋製等工藝的前處理或中間處理。

氧化皮、鐵鏽等鐵的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)與酸溶液發生化學反應，形成鹽類溶於酸溶液中而被除去。

酸洗用酸有硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、鉻酸、氫氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和鹽酸。

酸洗工藝主要有浸漬酸洗法、噴射酸洗法和酸膏除鏽法。一般多用浸漬酸洗法，大批量生產中可採用噴射法。

市面上出售的工業濃硫酸通常含H2SO475%~97% (質量分數)，也可以選用褐色工業硫酸溶液，它含H2SO475%~78%(質量分數)。

鋼鐵零件一般在10%～20%(體積)硫酸溶液中酸洗，温度為40℃。當溶液中含鐵量超過80g/L，硫酸亞鐵超過215g/L時，應更換酸洗液。常温下，用20%～80%(體積)的鹽酸溶液對鋼鐵進行酸洗，不易發生過腐蝕和氫脆現象。由於酸對金屬的腐蝕作用很大，需要添加緩蝕劑。清洗後金屬表面成銀白色，同時鈍化表面，提高不鏽鋼抗腐蝕能力。採用濃度為5%~20%的硫酸水溶液，清除工件表面氧化皮和粘附鹽類的工藝稱為硫酸酸洗法。

為了消除硅藻土載體表面吸附，減少色譜峯拖尾，載體在使用前需進行酸洗或鹼洗處理。酸洗是把載體用6mol/L鹽酸浸煮2h或濃鹽酸加熱浸煮30min，過濾，用水洗至中性，烘乾。酸洗可除去表面上的鐵、鋁、鈣、鎂等雜質，但不能除去硅醇基。酸洗載體適宜於分析酸性樣品。

現階段採用的酸洗工藝除去不鏽鋼表面厚氧化皮，使用温度高，酸洗時間長，導致加工成本居高不下；而常温除氧化皮工藝對除去薄氧化皮效果好，對厚氧化皮效果不理想，特別是焊接處黑渣基本上除不掉 。針對這種情況，筆者在總結不鏽鋼前處理成功經驗的基礎上，採用兩步酸洗綜合處理技術，研究成功了不鏽鋼常温快速酸洗工藝。該工藝常温下能快速去除不鏽鋼表面厚氧化皮，特別是對焊接處黑皮及夾雜物去除效果好，酸洗處理後表面潔淨光亮，不易失光褪色，不泛黃。

不鏽鋼件上掛→化學除油(常規鹼性化學除油或表面活性劑除油) →熱水洗→流水洗→第一步酸洗→流水洗→第二步酸洗→流水洗→轉入下道工序(如：化學着色→回收→流水洗→硬化處理→流水洗→封閉處理→流水洗→乾燥→成品)

酸洗工藝

第一步酸洗的主要目的是除去焊接處和焊縫的黑皮和夾雜物及部分氧化皮，經優化篩選，確定的工藝規範如下：

鹽酸 300 mL/L

磷酸 60 mL/L

雙氧水 120 mL/L

穩定劑 80 mL/L

表面活性劑 2 mL/L

θ 室温

t 1～2 min

酸洗工藝

第一步酸洗處理後不能完全除盡氧化膜，表面附着一層灰色膜，光澤較差，必須經過第二步酸洗，除去表面灰色膜，使其達到近似鏡面光亮，經優化篩選實驗驗證，採用如下工藝規範：

氫氟酸 300 mL/L

硫酸 200 mL/L

雙氧水 240 mL/L

雙氧水穩定劑 80 mL/L

酸洗緩蝕劑 0.5 g/L

表面活性劑 2 mL/L

θ 室温

t 2～3 min

水垢是一種或多種化合物的混合物成垢物包括鈣鎂碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽及鐵的氧化物等。常見的是碳酸鹽，由於鈣鎂的碳酸鹽溶解度很小，水中的鈣鎂大部分以碳酸氫鹽的形式存在，碳酸氫鹽與碳酸鹽、二氧化碳才在如下平衡關係：

Ca(HCO3)2 ===CaCO3+CO2↑+H2O

Mg(HCO3)2 ===MgCO3+CO2↑+H2O

由於温度或者其他因素使方程式向右邊移動，生成碳酸鹽結垢。為了除掉水垢，工業上常用鹽酸、硫酸、磷酸清除水垢。其反應機理如下（以HCL和HNO3為例）：

Ca(HCO3)2 +2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O

Mg(HCO3) 2+2HCl→MgCl2+CO2↑+H2O

Ca(HCO3)2 +2HNO3→Ca(NO3) 2+CO2↑+H2O

Mg(HCO3) 2+2HNO3→Mg(NO3) 2+CO2↑+H2O

在除垢的同時也除了鐵鏽，反應機理如下（以鹽酸為例）：

FeO+2HCl→FeCl2+H2O

Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O

Fe3O4+8HCl→2FeCl3+FeCl2+4H2O

生成的氯化亞鐵和三氯化鐵能溶於溶液中。與此同時，酸溶液還會與鋼鐵基體發生如下反應：

FeO+2HCl→FeCl2+2[H]

2[H]→H2↑

生成的氫氣對難溶的水垢及氫化物起機械剝離脱落作用，有利於除垢。但原子氫滲入金屬基體也有腐蝕作用。

在清洗除垢工程中，由於酸與垢反應生成二氧化碳和氫氣，難溶的硫酸鹽水垢和硅垢等隨着大量碳酸鹽水垢被溶解後而變成鬆散的殘渣片，自動脱落或由沖刷氣動沖掉，同時把難溶的鈣鎂鹽自動脱落沖掉。

酸洗常用的酸有鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸、氨基磺酸等無機酸，和檸檬酸、EDTA 等有機酸。但由於酸對金屬設備均有腐蝕作用，尤其無機酸的腐蝕更為嚴重，同時所放出的氫會向金屬內部擴散，使被洗設備發生氫脆。另外所析出的大量的酸性氣體，會使勞動條件惡化。因此在酸洗時要加入緩蝕劑，以抑制金屬在酸性介質中的腐蝕，減少酸的使用量，提高酸洗效果，延長熱力設備的使用壽命。酸洗時不僅要考慮酸的溶鐵能力，還應考慮垢成分、金屬材質、廢液處理方法等因素。故選擇一種質量好的緩蝕劑是酸洗的重要環節，而瞭解各類緩蝕劑的緩蝕性能可以更好的進行防腐工作。

硫酸酸洗緩蝕劑

硫酸常在酸洗用量較大的金屬材料酸浸除鏽過程中作清洗主劑和在鍋爐污垢中鈣化合物含量很低的情況下用於酸洗鍋爐。由於硫酸濃度高，密度大，所以在等物質的量清洗條件下，洗一台鍋爐所用工業硫酸的體積僅為鹽酸的 1/4，而且濃硫酸對鋼鐵幾乎不腐蝕，這給化學清洗帶來了極大的方便，可以大大簡化儲存、運輸和配酸的系統。用於硫酸溶液中的緩蝕劑主要有兩種，一種是含氮化合物緩蝕劑，如胺、吡啶以及吡啶鹼和醌、2 -甲基吡啶、吡啶碘化合物和吡啶鹵化物；另一種是含硫化合物的緩蝕劑，如硫脲以及硫脲衍生物等。後者對碳鋼在硫酸中的緩蝕效率更高。

氫氟酸酸洗緩蝕劑

氫氟酸是一種弱無機酸，在空氣中揮發，其蒸汽具有強烈的腐蝕性及毒性。但其溶解氧化物的速率快，具有溶解硅垢（硅的氧化物）的特殊性能。1968年氫氟酸酸洗首次在西德的一台運行後的超臨界壓力鍋爐上使用獲得成功。此後，西德有 40%的鍋爐都採用氫氟酸酸洗。雖然用氫氟酸酸洗存在操作不安全、價格高及污染環境的弊端。但從氫氟酸的特性考慮，應用了新型緩蝕劑後，它的使用範圍仍然很廣泛。

硝酸酸洗緩蝕劑

硝酸對鍋爐垢物和金屬氧化物溶解性較強，故硝酸有時代替鹽酸酸洗。硝酸是一種氧化性很強的酸，而現在大多數的緩蝕劑是有機物，易發生氧化還原反應，因此，硝酸酸洗緩蝕劑種類較少。

氨基磺酸酸洗緩蝕劑

氨基磺酸是一種粉末狀中等酸性的無機酸。在酸洗過程中，不易揮發，在水中的溶解性好，不會發生鹽類析出沉澱的現象，且不含滷離子，適於清洗鈣量多及其他金屬的碳酸鹽、氫氧化物的垢類。但它酸洗氧化鐵能力差，並且在 60度以上則發生分解現象。故其很少應用於大型鍋爐的酸洗，一般應用於銅管的酸洗 ^[1]  。