国内外不锈钢酸洗技术概述

说到不锈钢的酸洗，通常指清洁金属表面的一种方法。那么国内外不锈钢的酸洗技术有何差异呢？来简要分析下，就能一目了然了。

不锈钢酸洗液配方

不锈钢酸洗前通过碱浸使氧化皮疏松，再用含有强氧化剂和活化剂的混酸进行强制酸洗，促使改性的氧化皮溶解。混合酸洗液的组成见表7

强氧化剂的作用

氧化皮中的Cr2O3难溶于酸，但铬的高价氧化物则易溶于酸；因此酸洗液中加入Fe3+、FeCl3、NO3-、 NaNO3、NH4NO3、KMnO4、H2O2等强氧化剂，可在放电还原的同时将Cr3+氧化成Cr6+，以达到去除氧化皮的目的。反应方程式为：

Cr2O3+6Fe3++5H2O=2H2CrO4+6Fe2++6H+

Cr2O3+3NO3-+2H2O=2H2CrO4+3NO2-

活化剂的作用

把卤素离子如 F-、Cl- 等离子作为活化剂加到酸洗液中，它们能够取代氧化皮中的氧，改变氧化皮的结构，使易溶于酸。从电化学观点来看，则因X- 离子的特性吸附而构成扩大双电层，促使表面氧化皮剥落。

综合作用

目前国内外广泛使用碱—酸复合酸洗法，即采用高温碱浸和 HNO3/HF 混酸酸洗，通过碱浸、酸洗、氧化、还原、活化等一系列复杂的化学和电化学反应，并借助于搅拌、振动、涡流、超声波等机械作用，使氧化皮结构变化，达到快速去除的目的。可见不锈钢氧化皮的去除机理是熔融碱、氧化剂、还原剂、活化剂、强制酸洗综合作用的结果。

电化学作用

综上所述，不锈钢酸洗原理还可归为电化学腐蚀。不锈钢是由具有钝化倾向的几种金属元素以不同的组织组成的合金。各种金属在酸性介质中的电位是不同的，相互接触的金属之间就产生电动势，构成短路原电池。不锈钢浸入酸液中，由于外层氧化皮Cr2O3、Fe2O3不溶于酸，开始化学反应极其微弱；但当酸从裂隙渗入内层，贫铬层中的CrO、FeO 一旦被酸溶解露出基体时，就和电位较高的氧化皮构成微电池，基体金属按电化活动顺序进行电化学反应，负电性大的金属成为阳极，因失去电子而溶解；同时，酸中的氢离子得到电子析出氢气，产生机械剥离作用加速氧化皮去除。其电极反应如下：

阳极 ： Me- ne = Men+

阴极 ：nH + ne = H2

不锈钢中的金属元素Al、Mn、Cr、Fe、Ni、Mo、Cu 构成的微电池组产生的电化学反应，析出大量的氢气将氧化皮撕裂，并随金属溶解脱落。研究表明，金属溶解速度与酸液电导率及氢离子浓度成正比，酸性越强，溶解速度越快，冒出的氢气越多，氧化皮去除越快。随着酸液中金属盐的增加，所生成的FeSO4使溶液粘度增大，离子迁移速度减慢，使导电率降低，并导致氢的超电压升高，阻止了氢的析出，从而阻止金属的溶解，出现了“极化”；另一方面硫酸、硝酸的阴离子在某些条件下会钝化金属，所形成的钝化膜减弱了金属的反应能力，有时完全成为惰性。

针对氢的极化现象，在酸液中加入有去极化作用的氧化剂，如H2O2、FeCl3等可以很快地氧化所析出的氢原子，降低甚至消除阻止腐蚀的氢超电压，使腐蚀加速；为克服金属的惰性，在酸液中加入F-、Cl- 等活化剂，可有效使金属激活，从覆盖膜的钝化作用中释放出来，因而加速酸洗速度。

国内典型不锈钢酸洗工艺

不锈钢酸洗技术包括碱浸和酸洗两个体系，称为碱—酸复合酸洗。碱浸普遍采用NaOH/NaNO3氧化法，酸洗则采用HNO3/HF混酸酸洗法，以获得优质表面。目前，国内去除不锈钢氧化皮的典型工艺流程如下：

退火状态Cr不锈钢、固溶状态Cr-Ni不锈钢→预热→氧化型碱浸→淬水→水洗→预酸洗→水洗→混酸酸洗→高压水冲洗→钝化→水洗→中和

碱浸体系

碱浸体系一般包括预热、碱浸、淬水、水洗四个工序，各工序的作用如下：

（1）预热：待处理的盘条利用碱浸加热炉排放的热烟气，预加热至300℃左右，不但缩短碱浸时间，而且节能，同时防止水分带入碱槽引起蒸汽爆发，带出碱雾污染环境。

（2）碱浸：碱浸使氧化皮中的Cr2O3在含有氧化剂或还原剂的苛性钠熔液中产生一系列化学反应，导致成份变质、结构破坏，利于酸洗。

（3）淬水：通过蒸汽爆发，使氧化皮龟裂、疏松、脱落。

（4）水洗：酸洗前清洗，减少残碱带入酸洗液中。

酸洗体系

酸洗体系主要包括预酸洗、水洗、混酸酸洗、高压水冲洗、硝酸钝化、水洗、中和等工序，各工序的作用如下：

（1）预酸洗：洗掉部分Na2CrO2，将表面残碱中和掉，防止碱液带入混酸中降低酸度。

（2）水洗：洗去预酸洗后表面产生的黑灰残渣。

（3）混酸酸洗：采用混酸酸洗进行强制溶解，去掉氧化皮。

（4）高压水冲洗：将酸洗后表面黑灰残渣彻底冲洗干净。

（5）钝化：将表面黑灰、残渣洗净漂白，使铬钢加速钝化，防止生锈。

（6）水洗：洗去钝化处理后的残酸，避免带入中和液。

（7）中和：用Ca(OH)2 或 Na2CO3溶液中和残酸，防止锈蚀。

国外不锈钢酸洗技术

根据东北特钢集团搬迁改造交流情况收集整理，国外不锈钢酸洗大多采用HNO3/HF 混酸酸洗。德国史道勒公司、日本五十铃公司、美国UVK公司、捷克EKOMOR公司、德国HenKel公司不锈钢酸洗技术的共同特点是：

（1）隧道式不锈钢酸洗生产线；

（2）碱浸前预热处理；

（3）采用氧化型或还原型碱浸处理；

（4）成品采用硝酸钝化处理；

（5）采用Ca(OH)2 溶液中和。

酸洗线的特点

例举德国史道勒 “不锈钢盘条酸洗生产线”；该公司提供的是碱—酸复合酸洗工艺，采用还原型碱浸与HNO3/HF混酸酸洗，三废处理设施先进、齐全。该生产线的特点是：

（1）隧道式不锈钢酸洗生产线；

（2）全自动化立体仓库存储系统，全过程进行物料跟踪，自动化程度高；

（3）采用还原型碱浸，技术先进环保；

（4）酸洗技术先进，工艺稳定完善；

（5）废混酸采用酸过滤和酸再生系统，回收返回酸洗线利用，废水采用Ca(OH)2中和处理；

（6）氮氧化物废气采用先进的SCR脱氮系统处理，硫酸酸雾采用NaOH进行喷淋处理。

工艺流程

预热→碱浸→淬水→水洗→ H2SO4/HF预酸洗→高压水喷淋→HNO3∕HF混酸酸洗→高压水喷淋→HNO3钝化→水洗→中和

溶液成分及工艺条件

溶液成分及工艺条件详见表8