專利名稱：不銹鋼酸洗液及使用方法
不銹鋼酸洗液是一種連續(xù)多批量清洗脫除不銹鋼或高合金鋼及貴金屬成品或半成品表面氧化皮，并能在成品表面獲得白化效果的酸洗液，其使用方法是用該酸洗液多批量清洗脫除不銹鋼等氧化皮的操作方法。
已有脫除不銹鋼氧化皮并取得表面白化效果的酸洗液多是采用硝酸、氫氟酸的混合水溶酸洗液。這種酸洗液要有很好氧化作用而去除氧化皮，使得能有效連續(xù)多批量清洗并取得較低的清洗成本，硝酸的含量最好在35%左右。在清洗過程，產(chǎn)生大量的氮氧化物煙霧，而且硝酸、氫氟酸也要揮發(fā)空耗。一般采用硝酸含量為16～20%，但脫除氧化皮的效果不佳，清洗效率低、白化效果差，并同樣產(chǎn)生氮氧化物煙氣對環(huán)境及工人嚴(yán)重侵害。1991年8月7日中國發(fā)明專利申請公開說明書CN1053647A(申請?zhí)?011300.4)記載的不銹鋼氧化層的化學(xué)脫除法，是采用氟硼酸及其鹽、硝酸、硫酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸、雙氧水(過氧化氫)和水組成的脫除液。將不銹鋼放入該脫除液，在30～60℃下處理10～40min。脫除液中的雙氧水是可有可無，不起主要作用，并且在進(jìn)行多批量脫除氧化層，雙氧水含量如何確定沒有說明。起主要作用的氟硼酸及其鹽，取值范圍太寬，在實(shí)際使用中，沒有明確如何選定連續(xù)多批量清洗脫除氧化層的比例和操作方法。1983年5月4日本發(fā)明專利特許公開說明書JP5873777號記載的不銹鋼酸洗方法，是在用硝酸、氫氟酸配制水溶液時(shí)，預(yù)先加入過氧化氫或高錳酸鹽與產(chǎn)生的氮氧化物反應(yīng)來防止氮氧化物煙氣的生成。只說明了怎樣防止氮氧化物的產(chǎn)生逸出，沒有說明怎樣的配比及使用方法能形成高效的酸洗液，給出的酸洗液不能進(jìn)行多批量清洗不銹鋼的氧化皮，并不能對成品產(chǎn)生很好的白化效果。具體的實(shí)例也沒有說明各成份怎樣的配比，能使得清洗效果比較好，使得各有效成分利用率較高。實(shí)例給出的酸洗液只能清洗一次(一批)工件，甚至一次沒有清洗完就又要出現(xiàn)氮氧化物煙氣。不能用于連續(xù)批量地清洗工件，如要進(jìn)行多批量地清洗，就要再不斷補(bǔ)入其中的某種成份，補(bǔ)入的成份很難掌握形成較合理的比例，各成份不能高效地配合生產(chǎn)清洗效果。因此清洗效率低，操作比較復(fù)雜，使沒能有效產(chǎn)生作用的部分成份浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的在于保證消除氮氧化物的產(chǎn)生逸出和降低成本的前提下，提供一種各成份之間配比合理、互相穩(wěn)定、能進(jìn)行多批量有效清洗不銹鋼等生產(chǎn)的酸洗液，提供一種使用該酸洗液進(jìn)行多批量清洗脫除不銹鋼等工件氧化皮并可產(chǎn)生白化的操作方法。
本發(fā)明的酸洗液是采用硝酸、氫氟酸、過氧化氫混合配制的水溶液，形成酸洗液。其中，硝酸的重量含量為8～15%，氫氟酸的重量含量為2～4%(3±1%)，過氧化氫的重量含量為2～4%(3±1%)，其余為水。由于此酸洗液采用了濃度在3%左右的過氧化氫，使過氧化氫在酸洗液中對不銹鋼等氧化皮有較強(qiáng)的氧化能力，去氧化氧化皮中Fe+1、Cr+3氧化物及其組成物，形成高價(jià)的Fe+3、Cr+6，便于溶解去除。其氧化能力相當(dāng)于高濃度(35%)的硝酸、(6%)氫氟酸酸洗液。硝酸不起氧化作用，只起溶解和白化作用，因此不會(huì)產(chǎn)生氮氧化物煙霧。這樣硝酸重量含量只有8～15%，而且最好是9～12%，大大降低了酸洗液的成本。更主要是在這樣低濃度硝酸、氫氟酸含量下，配合過氧化氫合理的含量，能連續(xù)使用該酸洗液進(jìn)行多批量的高效清洗不銹鋼工件氧化皮，而無需中途填加補(bǔ)入其中的成份。其多批量清洗效果同35%硝酸、6%氫氟酸的酸洗液的效果相同，脫除能力和白化效果都相同，并達(dá)到生產(chǎn)要求。在相同噸位酸洗液及工件狀況條件下，本發(fā)明的酸洗液還能多清洗10～20%的工件。本發(fā)明的酸洗液配比合理，各成份同步起作用而逐步消耗，在逐次清洗消耗后，各成份之間還能形成較合理的含量比例，還能同時(shí)起清洗的效能，使后幾次清洗有效地進(jìn)行。最后都達(dá)到較低濃度，幾乎都同時(shí)不再起作用而被排放。操作非常方便，極利于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。同時(shí)由于三種成份的配比相當(dāng)，相互起著穩(wěn)定性作用，在存放時(shí)不會(huì)出現(xiàn)相互反應(yīng)、揮發(fā)空耗現(xiàn)象。形成的三種成份的其沸點(diǎn)較高，在清洗過程也不會(huì)產(chǎn)生硝酸汽、氟氣及氟化氫氣體的逸出。即使在通入100～110℃加溫蒸汽的周圍也無酸洗液揮發(fā)現(xiàn)象。由于過氧化氫選用了低于4%的濃度，不會(huì)在頭幾批清洗時(shí)反應(yīng)過烈產(chǎn)生飛濺。
本發(fā)明的酸洗液清洗不銹鋼的方法是用硝酸、氫氟酸、過氧化氫混合的水溶液多批量地浸泡清洗不銹鋼工件。酸洗液選用了硝酸重量含量為8～15%、氫氟酸重量含量為3±1%、過氧化氫重量含量為3±1%、其余為水的配比。在用這種配比酸洗液多批量浸泡清洗過程中，隨著清洗批量次數(shù)增加而逐步對酸洗液加溫，逐步增加酸洗液的溫度，以保證酸洗液在每次每批清洗過程各成份都能配合具有較高的效能，保證清洗效果。即使在已清洗多批工件，各成份含量都較低，并含有大量被溶解清洗的雜質(zhì)條件下，還能有效發(fā)揮脫除氧化皮及白化表面的作用。對酸洗液的加溫，主要是促進(jìn)過氧化氫的氧化能力和其配合硝酸的白化表面能力。為了能準(zhǔn)確地發(fā)揮酸洗液清洗能力，對酸洗液加溫最好是逐級加熱升溫。一般是第一級熱到40～50℃，第二級加熱到50～60℃，第三級加熱到60～70℃，第四級加熱到70～80℃，當(dāng)然如還便于加熱的話，還可第五級加熱到80～90℃來充分發(fā)揮酸洗液的清洗能力，以達(dá)到規(guī)定的清洗效果。這樣能不斷地保證各成份化學(xué)作用能力高效的充分發(fā)揮，特別是各成份配合清洗的能力充分發(fā)揮。同時(shí)這樣準(zhǔn)確掌握逐級加熱升溫，能有效防止加溫不當(dāng)，反應(yīng)作用過于猛烈而發(fā)生噴淺沸騰，使酸洗液中有效成份逸出，造成不應(yīng)有的浪費(fèi)和污染。這樣，在過氧化氫含量下降到0.2%時(shí)，還能有氧化能力，配合硝酸、氫氟酸清洗脫除氧化，對不銹鋼表面白化。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有很強(qiáng)的清洗脫除氧化皮的能力，形成連續(xù)多批量高效地清洗不銹鋼等工件，有效地去除氧化皮并白化表面;生產(chǎn)中清洗效率大大提高;酸洗液不但不產(chǎn)生氮氧化物煙霧，而且各成份配比相互穩(wěn)定，在存放或使用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)，不會(huì)對環(huán)境造成污染;在清洗過程逐步多級加熱升溫，酸洗液各成份能有效配合同步起清洗作用，脫除氧化皮的效果穩(wěn)定高效，使各成份合理充分利用，增加了清洗工件的數(shù)量，大大降低了清洗成本。
下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
例1用15%的硝酸、3%的氫氟酸、3%的過氧化氫、其余為水的重量百分比配制成水溶液的酸洗液。酸洗液總重量為5噸。第1次將13.92噸的半成品不銹鋼管放入酸洗液浸泡清洗，1.5小時(shí)后清洗好取出。第2次將12.76噸的成品不銹鋼管放入酸洗液中清洗，1.5小時(shí)后清洗好取出。這期間酸洗液的溫度在40～50℃。第3次將8.5噸的不銹鋼毛坯管放入酸洗液內(nèi)清洗，同時(shí)將酸洗液逐步加熱繩溫到65℃，經(jīng)2.5小時(shí)后清洗好取出。第4次將2.4噸的不銹鋼油管放入酸洗液清洗，經(jīng)2小時(shí)后清洗好取出。第5次將冷撥不銹鋼管12.8噸放入酸洗液內(nèi)清洗，同時(shí)將酸洗液加熱到75℃，經(jīng)15分鐘后清洗好取出。由于加熱蒸汽供應(yīng)不足，不能再加熱清洗而排放。這次酸洗液每噸成本897.34元，每噸清洗了8.642噸折成半成品的不銹鋼管。每噸不銹鋼管清洗成本為103.83元。
例2在酸洗槽內(nèi)，將9%重量的硝酸、3%重量的氫氟酸、3%重量的過氧化氫配制成6噸的水溶液酸洗液。將6噸不銹鋼管半成品放入酸洗液中浸泡清洗，1.5小時(shí)后清洗好取出。再將6噸成品不銹鋼管放入酸洗液內(nèi)清洗，1.5小時(shí)后清洗好取出。這段時(shí)間酸洗液的溫度控制在50～60℃。再將20噸的不銹鋼毛坯管放入酸洗液內(nèi)清洗，同時(shí)不斷將酸洗液加熱到65℃，經(jīng)過2.5小時(shí)后清洗好取出。再將23噸的不銹鋼油管放入酸洗液內(nèi)清洗，同時(shí)逐步將酸洗液加熱到70℃，經(jīng)3小時(shí)清洗好后取出。最后將4噸冷撥不銹鋼管放入酸洗液內(nèi)，經(jīng)15分鐘清洗好取出。如用6噸的35%硝酸、3%氫氟酸水溶酸洗液清洗，要比本發(fā)明酸洗液少洗23噸的不銹鋼油管和4噸的冷撥管，而且每噸酸洗液成本為1078.75元。本發(fā)明這種酸洗液每噸成本只有767.18元，每清洗一噸半成品不銹鋼管成本只為54.13元。
例3以10.65%重量的硝酸、3±1%重量的氫氟酸、3±1%過氧化氫(H2O2)、其余為水的酸洗液6.3噸加入清洗槽內(nèi)。在清洗頭18.31噸半成品不銹鋼管時(shí)，槽內(nèi)溫度保持在40～50℃。在又清洗21.58噸半成品不銹鋼管時(shí)，槽內(nèi)溫度保持在50～60℃。在槽內(nèi)溫度保持在60～70℃條件下又有效地清洗了15.64噸半成品不銹鋼。在槽內(nèi)溫度保持在70～80℃條件下再有效地清洗18.84噸半成品不銹鋼。在槽內(nèi)溫度保持在80～90℃條件下還清洗了14.58噸的半成品不銹鋼管。清洗出的半成品不銹鋼管氧化皮都有效去除，并在表面形成了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的白化(純化)層。每噸不銹鋼管清洗成本只有54元多。每噸酸洗液成本只有不到768元，每噸酸洗液可有效地清洗14.173噸半成品的不銹鋼管。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼酸洗液為硝酸、過氧化氫、氫氟酸的混合水溶液，其特征在于硝酸的重量含量為8～15%，氫氟酸的重量含量為2～44%，過氧化氫的重量含量為2～4%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的酸洗液，其特征在于硝酸的重量含量為9～12%。
3.酸洗液清洗不銹鋼的方法是用硝酸、氫氟酸、過氧化氫的混合水溶酸洗液多批量地浸泡清洗不銹鋼工件，其特征在于硝酸的重量含量為8～15%，氫氟酸的重量含量為3±1%，過氧化氫的重量為3±1%，隨著清洗批量次數(shù)的增加，而逐步對酸洗液加溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所說的清洗不銹鋼的方法，其特征在于逐步對酸洗液加溫是第一級加溫到40～50℃，第二級加溫到50～60℃，第三級加溫到60～70℃，第四級加溫到70～80℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所說的清洗不銹鋼的方法，其特征在于第五級加溫到80～90℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所說的清洗不銹鋼的方法，其特征在于酸洗液的硝酸重量為9～12%。
全文摘要
不銹鋼酸洗液及使用方法是一種清洗脫除不銹鋼或某些高合金鋼及貴金屬表面氧化皮，并能獲得表面白化效果的酸洗液，使用該酸洗液清洗脫除氧化皮的操作方法，酸洗液為硝酸含量8～15％、氫氟酸含量2～4％、過氧化氫含量2～4％的水溶酸洗液，用酸洗液多批量浸泡不銹鋼工件，并隨著清洗批量的增加而逐步對酸洗液加溫，能連續(xù)高效地多批量清洗不銹鋼，保證不產(chǎn)生氮氧化物煙霧，并降低成本。
文檔編號C23G1/08GK1079009SQ9311102
公開日1993年12月1日 申請日期1993年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月1日
發(fā)明者張志鑫, 孫以光 申請人:大連得勝無縫鋼管廠