金属材料的除锈清洗方法

去除金属材料表面的腐蚀产物的清洗方法称为除锈清洗。通常采用的方法有物理法(包括人工和机械研磨的方法)和化学法(包括酸洗、碱洗、盐溶和超声波法)以及电化学法（电解）。

（1）磨料喷砂清洗

磨料清洗是用极细的固体微粒借助水流或气流为动力，撞击清洗对象表面使腐蚀产物去除的物理清洗方法。磨料喷砂清洗是把干的或悬浮于液体中的磨料定向喷射到金属材料表面的清洗方法。磨料喷砂清洗可以去除金属表面的镀层、氧化皮、干燥污物、涂料等污垢。

干喷砂使用的磨料包括金属切砂、铁丸、玻璃、细砂、干冰等。使用l时根据需要选择合适硬度、密度、颗粒大小和形状的磨料。对于较薄的金属材料可选用液体喷砂。通常使用100~5000目的磨料与水混合形成泥浆。加压使泥浆通过喷嘴喷射到待清洗材料上。为防止液体造成金属锈蚀，喷砂液中常加有1%~1.5%由Na₅P₃O₁₀、Na₂CO₃、OP乳化剂等组成的防锈剂。

用于喷砂清洗的设备有三种：不借助空气压力作用的抛砂叶片或转叶轮，利用空气压力作用的喷嘴设备，吸入式（导人式）的喷嘴设备。

（2）酸洗除锈

酸洗是通过浸泡在酸水溶液中去除金属材料表面氧化皮和其他杂质的化学清洗方法。由于酸洗既经济又适合连续作业，所以是去除金属材料尤其是大吨位材料表面腐蚀产物最有效的方法。为抑制酸对金属的腐蚀和氢脆的发生，在酸洗液中要加入缓蚀剂和氢脆抑制剂。

（3）熔盐法清理氧化皮

是指待清洗材料与清洗剂混合于一体在高温下进行加热，该清洗剂由固态转变为熔融状液态，从而使待清洗表面的氧化皮脱落或转化成易溶于水或酸的化合物。这种方法适用处理常规方法难以去除的污垢。熔盐法去除氧化皮可分为氧化法、电解法和还原法。

①氧化法。由于氧化皮与金属基体的热膨胀系数不同，当被清洗材料浸人熔盐时，温度上升至盐熔温度后使氧化皮产生裂纹，熔盐从裂纹浸入并将靠基体的底部低价氧化物氧化成高价的氧化物，由于体积随反应进行而增大，使表层氧化皮膨胀破裂。同时熔盐与氧化皮反应生成水溶性盐而便于在随后的酸洗中清洗。最后用水急冷时，由于温度剧烈变化和产生蒸汽使不溶性膜变得疏松而脱落。这种方法有用途广、操柞简单的特点，工业上大量生产的产品如不锈钢，钛金属的圆料、棒料、线材和带材都采用此法处理。

如不锈钢表面含有73%Fe、18%Cr、9%Ni的氧化皮在氢氧化钠和硝酸钠盐溶液中发生如下反应：

2Fe₃O₄+NaNO₃=3Fe₂O₃+NaNO₂

2F₃O+NaNO₃=Fe₂O₃+NaNO₂

Cr₂O₃+3NaNO₃=2CrO₃+3NaNO₂

CrO₃+2NaOH=Na₂CrO₄+H₂O

反应温度205~480℃，在二氧化锰催化作用下，反应生成的亚硝酸钠与空气中的氧反应又转化为硝酸钠和Fe3O1反应，这样生成的Fe₂O₃、CrO₃等就易去除。

②还原法：还原法是用氧化钠去除氧化皮的方法，也是在熔碱液中进行。在氢氧化钠碱液中金属钠和氢气反应生成氢化纳，与浸泡在熔碱液中的金属接触时把氧化皮中的铁、镍、铬的氧化物还原成金属。当金属从熔碱中冷却时，由于锈垢与金属基体间膨胀系数的差异而残存的氧化皮从金属表面脱落。

还原法的工艺为：氢化钠生成→还原氧化皮→水冷却→酸洗→水洗。

③ 电解法。在既无化学氧化作用又无化学还原作用的熔盐中通入直流电后，溶盐被激活而具有氧化性或还原性。熔盐电解法主要用于除却铸件上的型砂。

（4）碱液除锈。利用碱液清除氧化皮，既不腐蚀金属基体，也不会产生氢脆，是一种可取的方法。通常把利用络合剂使金属氧化物中的金属离子络合而使锈去除的方法称为碱性除锈法。表3-24、表3-25为两种碱性除锈清洗剂的配方。

表3-24 碱性除锈清洗剂配方/(g/L)

成分	配比
	Ⅰ	Ⅱ
EDTA	30~50	——
NaOH	100~150	150
氰化钠	50~75	75
焦磷酸钠	——	50
表面活性剂	0.1~0.2	0.2~0.7
使用条件	50~70℃ 、5~40A/dm2下电解，70~90℃热溶液加浸泡

表3-25 美军军标MIL-C-14460A规定的除锈用碱性清洗剂/%

成分		Ⅰ	Ⅱ
葡萄粮酸钠		>13	-
氢氧化钠（粉未）		>25	>35
起泡剂		>54	>4
乙二胺四乙酸四钠		>7	25~35
氰化钠		--	25~35
使用条件	浓度/（g/L）	600	240~360
	温度/℃	沸点	55以下

（5）超声波除锈

通常用30~70kHz超声波，在40~60℃下，用5%~20%酸作除锈剂清洗，使用的酸有盐酸、硫酸、硝酸及基混合液。