HNO3-H3PO4-HCl体系化学抛光不锈钢的研究

姚维学

(唐山宝铁煤化工有限公司,河北唐山 063307）

HNO3-H3PO4-HCl体系化学抛光不锈钢的研究

姚维学

(唐山宝铁煤化工有限公司,河北唐山 063307）

0 前言

不锈钢因其优异的耐蚀性和装饰性在工业生产及日常生活中得到了广泛应用,但不锈钢制品在加工过程中表面易生成一层黑色氧化皮,且该氧化皮有一定粗糙度。为改善不锈钢制品的耐蚀性、粗糙度和装饰性,须进行抛光处理[1]。金属抛光处理通常分为机械抛光、电化学抛光和化学抛光。化学抛光设备简单、成本低、效率高、容易获得光亮如镜的表面、可以抛光形状复杂的制品而被广泛应用[2]。国内外关于不锈钢化学抛光的研究很多,但报道不多。本文对 HNO3-H3PO4-HCl三酸体系化学抛光不锈钢工艺进行研究。

1 试验

1.1 除油液

NaOH(分析纯） 30 g/L

Na2CO3(分析纯） 30 g/L

Na3PO4(分析纯） 10 g/L

OP-10乳化剂 2 mL/L

1.2 化学抛光液

HCl(分析纯） 80～120 mL/L

HNO3(分析纯） 40～80 mL/L

H3PO4(分析纯） 80～120 mL/L

尿素 5 g/L

十六烷基氯化吡啶 1～3 g/L

苯甲酸钠 1～2 g/L

NaNO21.0～1.5 g/L

1.3 工艺流程

2 结果与讨论

化学抛光是通过化学反应使金属或金属制品表面微观突起部分的溶解度大于微观凹洼处的溶解度而使表面光洁的,因此,抛光液的组成对抛光质量起决定作用。

2.1 H3PO4对抛光质量的影响

H3PO4是中等强度的无机酸,溶解能力不强,在抛光过程中起溶解作用,且可在不锈钢表面形成不溶性的磷酸盐转化膜,从而能有效地抑制金属的过溶解。H3PO4的体积分数对抛光质量的影响,如表1所示。其中,HNO360 mL/L,HCl 90 mL/L,苯甲酸钠2 g/L,尿素5 g/L,十六烷基氯化吡啶2.5 g/L,室温 ,5～10 min。

表1 H3PO4对抛光质量的影响

由表1可知:当 H3PO4的体积分数在80～120 mL/L时,抛光效果较好;当 H3PO4的体积分数≥170 mL/L时,磷酸盐转化膜太厚以至抑制了溶解反应的进行,致使黑色氧化皮难以除去;而 H3PO4的体积分数≤60 mL/L时,磷酸盐转化膜不连续,难以抑制不锈钢表面因 HNO3和 HCl作用而发生的过溶解。

2.2 HNO3对抛光质量的影响

HNO3是具有强氧化性的无机酸,主要起溶解作用。表2是 HNO3的体积分数对抛光质量的影响。其中:H3PO4100 mL/L,HCl 80 mL/L,苯甲酸钠2 g/L,尿素5 g/L,十六烷基氯化吡啶 2.5 g/L,室温 ,5～15 min。

表2 HNO3对抛光质量的影响

由表2可知:HNO3的体积分数在40～80 mL/L时,可获得光亮、平整的抛光面。

2.3 HCl对抛光质量的影响

HCl为非氧化性无机强酸,用于除去不锈钢表面上的黑色氧化皮。HCl的体积分数对抛光质量的影响,如表 3所示。其中:H3PO4100 mL/L,HNO350 mL/L,尿素 5 g/L,苯甲酸钠 2 g/L,十六烷基氯化吡啶2.5 g/L,室温,5～15 min。

表3 HCl对抛光质量的影响

由表 3可知:HCl的体积分数在 80～120 mL/L时,抛光效果好。

2.4 NaNO2对抛光质量的影响

NaNO2作为氧化剂,有毒,使用时要注意。表4为NaNO2的质量浓度对抛光质量的影响。其中,H3PO4100 mL/L,HNO350 mL/L,HCl 80 mL/L,尿素5 g/L,苯甲酸钠2 g/L,十六烷基氯化吡啶2.5 g/L,室温 ,5～15 min。

由表4可知:NaNO2的质量浓度为1.0～1.5 g/L为宜,时间为5～10 min;当其质量浓度达2.0 g/L时,氮氧化物大量逸出,危害到工作人员的健康,污染环境。

表4 NaNO2对抛光质量的影响

2.5 添加剂对抛光质量的影响

光亮剂选择十六烷基氯化吡啶,当其适量时,可获得光亮度极佳的抛光面;倘若不加,则难以得到光亮的抛光面。苯甲酸钠作为缓蚀剂加入抛光液中。尿素的加入抑制了氮氧化物的产生,并且起到增溶剂的作用。

2.6 抛光时间和抛光温度对抛光质量的影响

当抛光温度在50～60℃时,抛光效果较好,抛光时间短,但加热难以控制,且成本提高。在室温下,也可获得同样的抛光效果,所以选择室温。

抛光时间过长,不利于连续大批量生产;时间太短,抛光效果差,且难于控制,适宜的范围是5～10 min。

3 结论

经试验,得到化学抛光的最佳工艺:

[1] 郭贤烙,肖鑫,易翔.不锈钢化学抛光技术的研究[J].湖南工程学院学报,2001,11(3）:65-67.

[2] 温美星.不锈钢化学抛光液的研究现状与发展[J].电镀与精饰,2003,25(6）:23-25.

TG 175

B

1000-4742(2010）06-0036-02

2010-03-30

·污染治理·