[发明专利]在含铁(III)离子作为活性组分的酸洗池中清除金属和合金，特别是合金钢、高合金钢和碳钢氧化层和铁鳞的方法

说明书

本发明涉及使用含铁（Ⅲ）离子作为活性组分的氯化硫酸铁和/或氯化铁和/或硫酸铁的水溶液清除金属和合金，特别是合金钢、高合金钢和碳钢氧化层和铁鳞的方法。

已知有几种化学处理和清理金属和合金表面的方法。按照已知的方法主要使用硫酸和盐酸，在20～80℃范围内酸洗碳钢和低合金钢。

已知在10%（体积百分数）硫酸中溶解的铁大于除去少部分铁鳞外的6倍所形成的氧化铁。（Electrochem，Soc.V9（J962），P103）按照NM.Zetrin，F.Sz.Rohovszkaja和V.I.Usakov（“Removal        of        oxide        layer        from        a        metal        surtace”P195，Moscow1964）使用盐酸可以获得一个很高的酸洗速度，用直接化学溶解能除去约40%的铁鳞，结果金属损失较少。

按照HU-PS163685中公开的溶液-分别使用盐酸和硫酸，同时保持酸洗方法的有利特性-将上述两种酸洗方法结合，以致使用一个盐酸池取代最后一个或二个使用硫酸的酸洗池，由此原有酸洗产量可以提高10～15%。

但是，在使用盐酸、硫酸和它们的混合物的过程中面临一个问题，重要的是没有附加金属损失，但化学反应释放的原子氢扩散进入基体金属的组织中而恶化金属的机械性能。另外的缺点是复盖高合金钢表面的铁鳞层含有几乎不溶于酸或不溶于酸的金属氧化物。用酸溶液清除上述钢的氧化层和铁磷，除了硫酸和盐酸外，还使用硝酸、氢氟酸或它们的混合物。

当用盐酸和氢氟酸处理时产生有害蒸汽，在使用硝酸情况下产生NOx气体，在使用硫酸酸洗过程中产生强的硫酸雾，当这些有害气体进入工厂的空气中时损害工人们的健康。

清除氧化层和去除高合金钢的铁鳞的最有效的方法是在熔融盐中浸渍。这些方法之一是熔融盐浸渍，根据氧化原理来处理，除了氢氧化钠外，它还含有硝酸钠作为氧化剂。浸渍温度一般在500～530℃之间的温度范围内。在盐浴之后使用盐酸或硫酸酸洗液或在氢气流中还原残留的氧化铁和氧化镍。

由目前提供的工艺方法，基于还原原理的用盐浴浸渍的方法被认为是最现代的一种方法，该盐浴含有氢氧化钠和氢化钠的混合物。靠将金属钠连续添加到无水氢氧化钠熔体中，在含有铁鳞的池中就地产生氢化钠。

HU-PSNo.158872公开了一种快速和安全的制备带有高量活性剂的熔体的方法，在带有搅拌器的分离高压釜中，在有氢或有氢气体的情况下将金属钠加到氢氧化钠中，温度为350～430℃，压力小于10巴。

用熔融盐方法的缺点是，由于使用多种材料和温度，材料和能量成本高，并且设备投资费用也很大。在操作过程中出现另一个缺点，特别是当使用氢氧化合物进行浸渍时，在氧和空气中的水分作用下活性组分象爆炸一样分解，只有使用特别的技术训练和专门技术高超的人员才能运用。进一步的问题是消除浸渍产生的废物对环境的污染作用。

按照“工业中金属表面的清理”（“Cleanig        of        metal        surfaces        in        industry”）一书第54页（Technical        Publishers.Budapest，1972），用10%的硫酸在80℃酸洗铜和铜合金。如果上述要求被满足，氧化铜完全溶于酸洗液中。但是，如果产品严重氧化，则将一种氧化剂-重铬酸钾加到硫酸中。

正如上述文献中还提到，也采用比例为2∶1的硫酸和硝酸的混合物，在温度范围为50～80℃酸洗铜产品。

上述方法的不利特性是在酸洗过程中产生强的硫酸雾和盐酸蒸汽，当它们进入工厂的空气中时，就危害工人的健康，清除它们需要昂贵的排气和/或清除设备。另一个缺点是没有使用添加剂，金属的损失大。

按照上述文献的第34页，用酸或碱溶液清洗铝产品，因为两性的铝氧化物（Al₂O₃）既能完全溶于酸，又能完全溶于碱。实际上首先使用碱洗，因为在这种情况下能更有效地溶解覆盖金属表面的氧化层。碱洗在10～20%氢氧化钠溶液中进行，温度为50～80℃，时间为2～3分钟。按照已知的方法使用下面的清洗液：100克氢氧化钠、20克氯化钠和1升水，可以获得更好表面质量。为了获得光亮的表面采用下面的清洗液：50～100克氢氧化钠、20～50克氟化钠和1升水。为清洗铜含量高的铝产品将硝酸加到清洗液中。在这种情况下，如果含硅、镍或其它杂质，在该溶液中添加氢氟酸。