[发明专利]不锈钢材料酸洗综合处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理工艺，尤其是对不锈钢材料表面的氧化皮进行综合处理的工艺。

背景技术

    对于不锈钢材料表面的氧化皮处理，通常采用酸洗法，而且都是使用硝酸、氢氟酸等高强无机酸，其存在的严重问题是对设备防蚀要求高，环境污染大，工作环境差。为此，迫切需要改进这一传统的处理工艺。

申请号为200510012652.8的中国发明专利，公开了一种去除热轧镍不锈钢材料氧化皮的方法，包括如下步骤：（1）将不锈钢棒材或板材用化学酸洗液在5～95℃下浸泡180～4分钟；（2）再将被清洗材料置于水中用超声波发生器超声处理5～120秒钟；材料表面的氧化皮全部脱落；所述酸洗液的组分及重量配比为硫酸或盐酸5%～25%，无机硫化合物0. 5%～15%，其余为水。该方案不使用硝酸、氢氟酸，减少环境污染；清洗下来的氧化皮沉淀在容器底部，很容易分离；生产成本低，易于实现工业化。该方案中，无机硫化合物作为还原剂，它的介入首先使高价铁还原成低价铁，然后硫酸将低价铁的氧化物溶解，从而使氧化皮从钢管上剥离下来。然该方案实施会产生大量的污泥，并且会生成大量的生物毒性的可溶性盐；由此产生的酸洗废水处理难度大。

发明内容

本发明要解决上述技术问题，从而提供一种不锈钢材料超声酸洗综合处理工艺。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

不锈钢材料酸洗综合处理工艺，包括将不锈钢材料用酸洗液在超声辅助下进行处理的酸洗步骤，所述酸洗液是至少由柠檬酸和氨水两种物质经配制而成的pH值在4～6之间的一种复合液。

本发明上述技术方案中，不锈钢材料可以是无缝钢管、直缝焊管、钢板、钢丝、钢带等。

本发明上述技术方案中，第一层面，柠檬酸可溶解氧化铁、氧化铜等一些金属氧化物的锈垢。但由于反应生成的柠檬酸铁溶解度小，往往呈胶状体附着于金属表面上，成为很难冲洗掉的膜状物质。

第二层面，柠檬酸中加入氨水形成的柠檬酸铵，可将上述膜状物质溶解，生成柠檬酸铁铵和柠檬酸亚铁铵络合物。从而可随清洗液排出系统，达到清洗的目的。这解决了现有技术中容易产生污泥的问题。而对于络合物的处理，就相当简单了。由于络合物不是一种稳定状态的物质，只需改变分散液的酸碱性，如用柠檬酸反调，就会产生沉降，然后利用压滤机就可将这类物质分离出来。因此该技术方案还解决了现有技术中易溶性的重金属盐难以处理的问题。

第三层面，在酸性条件下氧化皮中的Fe₂O₃和Fe₃O₄可以和柠檬酸铵在80～90℃发生鳌合反应，形成柠檬酸铁氨鳌合物，柠檬酸铁氨鳌合物在氨水状态下溶于水，使致密的氧化皮从本体上分离，辅以大功率高频率的超声波作用，可达到迅速去氧化皮的目的。

本发明上述技术方案中，具体发生的化学反应原理如下： 

（1）形成柠檬酸铵：

C3H4OH（COOH）3 + NH3H2O →

C3H4OH（COOH）2COONH4 + H2O →

C3H4OH（COOH）2COONH4 →

C3H4OHCOOH COONH4COO^-+ H⁺

（2）与氧化皮反应：

Fe2O3 + 6H⁺ →2 Fe³⁺ + H2O 

Fe3O4 + 8H⁺ → Fe²⁺+2 Fe³⁺ + H2O 

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H2 ↑    

总反应式： 

Fe +NH4H2C6H5O7   →  FeNH4C6H5O7 + H2 ↑

Fe2O3 +2NH4H2C6H5O7    →   2NH4（FeC6H5O7OH）+ H2O 

Fe3O4 +3 NH4H2C6H5O7   →  FeNH4C6H5O7 + 2NH4（FeC6H5O7OH）+ 2H2O 。

作为上述技术方案的优选，所述酸洗步骤是在80～90℃下处理20～25min。

作为上述技术方案的优选，所述酸洗液中氨水和柠檬酸的质量比为1:10～20。

作为上述技术方案的优选，所述酸洗液中氨水和柠檬酸的质量比为1:12～15。

作为上述技术方案的优选，所述酸洗液中氨水和柠檬酸的质量比为1:13～14。