钢铁材料除锈的两种方法与配方

钢铁材料表面一般都存在氧化皮和铁锈，在涂装前必须将它除净，不然会严重影响涂膜的附着力、装饰性和使用寿命，造成经济损失。

氧化皮是钢铁材料在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物，由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。氧化皮在水的作用下生成氢氧化铁。如果钢铁材料表面氧化皮和铁锈除不净，涂膜将被锈层隔离而不能牢固地附着于钢铁材料表面，同时，铁与氧化皮和铁锈形成原电池，铁为阳极，从而造成钢铁材料的进一步腐蚀。形成的铁锈质地疏松，含有水分，体积增大，从而造成涂膜起泡、龟裂而脱落。因此，充分除去钢铁材料表面氧化皮和铁锈，对涂装物体得到有效保护极为重要。

1.手工除锈

手工除锈是使用各种不同的手工工具，如刮刀、锤子、錾子、钢丝刷或砂轮等，用手工除去工件表面的氧化皮和锈迹，同时还可以除去旧涂膜。其劳动强度大，生产率低，质量差，清理不彻底，但此方法简便、灵活。目前对单件、小批、大型固定工件表面清理仍在采用。

2.机械除锈

机械除锈是用压缩空气或机械动力将丸料（硅砂、铁丸、钢丝段、玻璃珠等）从喷嘴或高速旋转叶轮喷、抛在工件表面，借冲刷、切削作用除去锈迹、高温氧化皮和旧涂膜等，同时也可以去掉毛刺、飞边和焊渣等。这种清理方法可使工件表面得到不同的表面粗糙度，适宜的表面粗糙度能增加涂膜和金属的实际接触面积并提高附着力，延长产品的使用期限。但是，如果表面粗糙度值增大到一定限度时，则工件表面的内应力相应增加，甚至可能形成小裂纹，从而降低了工件的力学性能和涂膜的附着力。

（1）喷砂法和喷丸法 喷砂清理的丸料主要采用硅砂；喷丸清理钢铁材料采用的丸料是铁丸、钢丸、钢丝段和玻璃珠等，清理有色金属材料时常用铅丸和黄铜丸作为丸料。从对工件表面清理质量来看，喷砂清理能获得比较光亮的纹理和较为细密的工件表面，多用于表面要求较高的工件清理。但是，由于喷砂过程中产生大量的粉尘，严重影响操作工人的健康。因此，喷砂清理的应用受到了一定限制。

（2）抛丸法 抛丸法是利用高速回转的叶轮，将弹丸从抛丸器叶片中抛至工件表面，以清除工件表面上的铁锈和氧化皮等。根据生产批量的大小，抛丸除锈清理可采用间歇式或连续式清理方式。

由于抛丸清理生产率高，质量好，动力消耗少，并便于实现机械化，因此得到了广泛的应用。在连续式抛丸清理中，对钢板和型材除进行原材料清理外，在大批量生产时，可将清理、涂装、干燥等工序组成流水作业生产线。

（3）高压水喷射清理法 高压水喷射清理是用高压水喷射工件表面以除去铁锈和氧化皮的一种方法。高压水喷射清理是用高压泵，将高压水经高压软管接至喷嘴上进行除锈清理。高压水压力的大小视工件表面上的锈蚀程度而定，一般所采用的压力为19.61～73.54MPa。

3.酸洗除锈

酸洗除锈是利用强酸对铁及其氧化物的溶解作用，而且溶解铁产生的氢气对锈层、氧化皮有剥离作用。酸洗除锈常用的无机酸有盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、氢氟酸等，常用有机酸有醋酸、柠檬酸等。

盐酸是挥发性酸，适用于低温（不宜超过45℃）下使用，质量分数为10%～20%。盐酸的溶解速度快，成本低，生产应用最广泛。硫酸在低温下酸洗速度很慢，宜在中温（50～80℃）使用，质量分数为10%～40%，在除重锈和氧化皮时使用硫酸。磷酸不会产生腐蚀残留物，生成的磷化膜有耐蚀性，但成本较高，酸洗速度较慢，有特殊要求时才用磷酸。(www.xing528.com)

硝酸在酸洗时产生有毒的氮氧化物气体，很少使用，硝酸主要用于高合金钢的处理，又常与盐酸混合用于有色金属的处理。氢氟酸一般较少使用，它主要用于处理表面上含有残余砂的铸件。氢氟酸和硝酸的混合液一般用于处理不锈钢，但氢氟酸腐蚀性很强，硝酸会放出有毒的氮氧化物，也难于处理，所以在应用时特别要注意安全保护。

有机酸作用缓和，残酸无严重后患，不易产生新锈，工件处理后表面干净。但价格较贵，除锈效率低，故多用于清理容器内部的锈垢以及其他特殊要求的工件。有机酸不单独使用，有钝化膜的铝和锌需加氢氟酸辅助，加柠檬酸、酒石酸等，能络合铁离子，大幅度增强溶锈能力。

工件在酸洗中经过浸泡除锈以后，经冷水洗，并用弱碱性溶液中和，再用水冲洗、干燥。化学除锈不适合局部作业，维修时只有零件整体需要时，才能使用此法。

除锈过程中氢的析出也带来很多不利的影响。由于氢原子很容易扩散至金属内部，导致金属的韧性、延展性和塑性降低，脆性和硬度提高，即发生所谓“氢脆”。另外，氢分子从酸液中逸出，形成酸雾，影响人体健康。

为了改善酸洗处理过程，缩短酸洗时间，提高酸洗质量，防止产生过蚀、氢脆，以及减少酸雾的形成，可在酸洗液中加入各种酸洗助剂，如缓蚀剂、润湿剂、消泡剂和增厚剂等。消泡剂和增厚剂一般用于喷射酸洗。

不同的酸选择不同的缓蚀剂，盐酸一般用六次甲基四胺（乌洛托品）、若丁、SbCl₃、CeCl₃等；硫酸主要用若丁、硫脲及衍生物。

酸洗后，钢铁工件表面难形成磷化膜，或者磷化膜晶粒粗大，这就需要增加表调工序，然后再磷化。

喷砂抛丸除锈后，工件的表面粗糙，该方法不适合装饰性要求高的场合。装饰性要求高的场合只能采用酸洗除锈。酸洗后若水洗不充分，则易在膜下发生早期腐蚀。有缝隙的工件，如点焊件、铆接铁皮或不通孔的工件，采用酸性溶液酸洗后，浸入缝隙和孔穴中的残余酸，需要彻底清除，若处理不当，将成为腐蚀隐患。因此，酸洗后的工件必须进行彻底水洗，以保证涂层的防护性能。

钢铁材料酸洗除锈溶液配方及工艺条件见表4-6。

表4-6 钢铁材料酸洗除锈溶液配方及工艺规范