HNO3-H3PO4-HCl體系化學拋光不銹鋼的研究

姚維學

(唐山寶鐵煤化工有限公司,河北唐山 063307）

HNO3-H3PO4-HCl體系化學拋光不銹鋼的研究

姚維學

(唐山寶鐵煤化工有限公司,河北唐山 063307）

0 前言

不銹鋼因其優(yōu)異的耐蝕性和裝飾性在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中得到了廣泛應用,但不銹鋼制品在加工過程中表面易生成一層黑色氧化皮,且該氧化皮有一定粗糙度。為改善不銹鋼制品的耐蝕性、粗糙度和裝飾性,須進行拋光處理[1]。金屬拋光處理通常分為機械拋光、電化學拋光和化學拋光。化學拋光設備簡單、成本低、效率高、容易獲得光亮如鏡的表面、可以拋光形狀復雜的制品而被廣泛應用[2]。國內(nèi)外關于不銹鋼化學拋光的研究很多,但報道不多。本文對 HNO3-H3PO4-HCl三酸體系化學拋光不銹鋼工藝進行研究。

1 試驗

1.1 除油液

NaOH(分析純） 30 g/L

Na2CO3(分析純） 30 g/L

Na3PO4(分析純） 10 g/L

OP-10乳化劑 2 mL/L

1.2 化學拋光液

HCl(分析純） 80～120 mL/L

HNO3(分析純） 40～80 mL/L

H3PO4(分析純） 80～120 mL/L

尿素 5 g/L

十六烷基氯化吡啶 1～3 g/L

苯甲酸鈉 1～2 g/L

NaNO21.0～1.5 g/L

1.3 工藝流程

2 結果與討論

化學拋光是通過化學反應使金屬或金屬制品表面微觀突起部分的溶解度大于微觀凹洼處的溶解度而使表面光潔的,因此,拋光液的組成對拋光質(zhì)量起決定作用。

2.1 H3PO4對拋光質(zhì)量的影響

H3PO4是中等強度的無機酸,溶解能力不強,在拋光過程中起溶解作用,且可在不銹鋼表面形成不溶性的磷酸鹽轉化膜,從而能有效地抑制金屬的過溶解。H3PO4的體積分數(shù)對拋光質(zhì)量的影響,如表1所示。其中,HNO360 mL/L,HCl 90 mL/L,苯甲酸鈉2 g/L,尿素5 g/L,十六烷基氯化吡啶2.5 g/L,室溫 ,5～10 min。

表1 H3PO4對拋光質(zhì)量的影響

由表1可知:當 H3PO4的體積分數(shù)在80～120 mL/L時,拋光效果較好;當 H3PO4的體積分數(shù)≥170 mL/L時,磷酸鹽轉化膜太厚以至抑制了溶解反應的進行,致使黑色氧化皮難以除去;而 H3PO4的體積分數(shù)≤60 mL/L時,磷酸鹽轉化膜不連續(xù),難以抑制不銹鋼表面因 HNO3和 HCl作用而發(fā)生的過溶解。

2.2 HNO3對拋光質(zhì)量的影響

HNO3是具有強氧化性的無機酸,主要起溶解作用。表2是 HNO3的體積分數(shù)對拋光質(zhì)量的影響。其中:H3PO4100 mL/L,HCl 80 mL/L,苯甲酸鈉2 g/L,尿素5 g/L,十六烷基氯化吡啶 2.5 g/L,室溫 ,5～15 min。

表2 HNO3對拋光質(zhì)量的影響

由表2可知:HNO3的體積分數(shù)在40～80 mL/L時,可獲得光亮、平整的拋光面。

2.3 HCl對拋光質(zhì)量的影響

HCl為非氧化性無機強酸,用于除去不銹鋼表面上的黑色氧化皮。HCl的體積分數(shù)對拋光質(zhì)量的影響,如表 3所示。其中:H3PO4100 mL/L,HNO350 mL/L,尿素 5 g/L,苯甲酸鈉 2 g/L,十六烷基氯化吡啶2.5 g/L,室溫,5～15 min。

表3 HCl對拋光質(zhì)量的影響

由表 3可知:HCl的體積分數(shù)在 80～120 mL/L時,拋光效果好。

2.4 NaNO2對拋光質(zhì)量的影響

NaNO2作為氧化劑,有毒,使用時要注意。表4為NaNO2的質(zhì)量濃度對拋光質(zhì)量的影響。其中,H3PO4100 mL/L,HNO350 mL/L,HCl 80 mL/L,尿素5 g/L,苯甲酸鈉2 g/L,十六烷基氯化吡啶2.5 g/L,室溫 ,5～15 min。

由表4可知:NaNO2的質(zhì)量濃度為1.0～1.5 g/L為宜,時間為5～10 min;當其質(zhì)量濃度達2.0 g/L時,氮氧化物大量逸出,危害到工作人員的健康,污染環(huán)境。

表4 NaNO2對拋光質(zhì)量的影響

2.5 添加劑對拋光質(zhì)量的影響

光亮劑選擇十六烷基氯化吡啶,當其適量時,可獲得光亮度極佳的拋光面;倘若不加,則難以得到光亮的拋光面。苯甲酸鈉作為緩蝕劑加入拋光液中。尿素的加入抑制了氮氧化物的產(chǎn)生,并且起到增溶劑的作用。

2.6 拋光時間和拋光溫度對拋光質(zhì)量的影響

當拋光溫度在50～60℃時,拋光效果較好,拋光時間短,但加熱難以控制,且成本提高。在室溫下,也可獲得同樣的拋光效果,所以選擇室溫。

拋光時間過長,不利于連續(xù)大批量生產(chǎn);時間太短,拋光效果差,且難于控制,適宜的范圍是5～10 min。

3 結論

經(jīng)試驗,得到化學拋光的最佳工藝:

[1] 郭賢烙,肖鑫,易翔.不銹鋼化學拋光技術的研究[J].湖南工程學院學報,2001,11(3）:65-67.

[2] 溫美星.不銹鋼化學拋光液的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電鍍與精飾,2003,25(6）:23-25.

TG 175

B

1000-4742(2010）06-0036-02

2010-03-30

·污染治理·