浸蝕檢視原始碼討論檢視歷史
| 浸蝕 |
浸蝕 是指從電鍍零件表面清除金屬氧化物的過程。浸蝕包括一般浸蝕和弱浸蝕。一般浸蝕可除去金屬零件表面上的氧化皮和鏽蝕物。弱浸蝕可除去預處理中產生的薄氧化膜。它是電鍍前的最後一道工序，目的是浸蝕溶液要根據金屬的性質，零件表面的狀況及電鍍要求而定。
通常浸蝕液中主要含有某些無機酸作浸蝕劑(etchant)，如硫酸 鹽酸、硝酸、氫氟酸、磷酸等，常用的主要是一些無機酸，有些有機酸也用於某些特殊的場合。有時也採用混合酸或在酸溶液中加入緩蝕劑等物質。除化學浸蝕外，也可採用電化學浸蝕。
基本信息
中文名 浸蝕 [1]
分類 一般浸蝕，弱浸蝕和光亮浸蝕
目的 使表面金屬活化
又稱 酸洗
應用部件 金屬零件
地位 電鍍前最後一道工序
概況
從電鍍零件表面清除金屬氧化物的過程。浸蝕包括一般浸蝕和弱浸蝕。一般浸蝕可除去金屬零件表面上的氧化皮和鏽蝕物。弱浸蝕可除去預處理中產生的薄氧化膜。它是電鍍前的最後一道工序，目的是使表面金屬活化。浸蝕溶液要根據金屬的性質，零件表面的狀況及電鍍要求而定。通常浸蝕液中主要含有某些無機酸作浸蝕劑(etchant)，如硫酸、鹽酸、硝酸、氫氟酸、磷酸等，常用的主要是一些無機酸，有些有機酸也用於某些特殊的場合。有時也採用混合酸或在酸溶液中加入緩蝕劑等物質。除化學浸蝕外，也可採用電化學浸蝕。
所謂的浸濁就是酸洗．它要求將欲鍍零件表面的銹皮、氧化膜去除乾淨，以裸露出基體金屬乾淨的表面，以利於電鍍上結合力良好的金屬鍍層。它是電鍍工序中緊排在脫指後的第二道重要工序。關係到電鍍質量的好壞。
根據欲鍍金屬表面的原始狀態及所要求鍍層表面粗糙度的高低，浸蝕分為一般浸蝕、強浸蝕和光亮浸蝕三種。
浸蝕
一、鋼鐵零件的浸蝕
鋼鐵是易氧化和腐蝕的金屬。鋼鐵表面常見的氧化物有氧化亞鐵(FeO，灰色)、三氧化二鐵(Fe2O3赤色)、含水三氧化二鐵(Fe2O3·H2O，橙黃色)和四氧化三鐵(Fe3O4，藍黑色)等，其氧化物外層結構以Fe2O3為主，較疏鬆，內層多為Fe0，氧化層由外向內越來越緊密。以上幾種氧化物成分中，氧化亞鐵和含水三氧化二鐵易溶於酸，三氧化二鐵和四氧化三鐵則難溶於硫酸和室溫下的鹽酸，但當基體金屬被溶解時，由於氫的析出，三氧化二鐵和四氧化三鐵可以藉助於氫原子還原成容易與酸起作用的物質而被溶解，或藉助氫氣泡的機械作用而被剝落。鋼鐵零件浸蝕後，表面往往留有浸蝕殘渣，其主要成分是磁性氧化鐵(Fe3O4)的晶粒以及金屬的碳化物。
去除鋼鐵表面的銹與黑皮，主要應用硫酸和鹽酸。鐵的氧化物與酸起反應生成可溶於水的鹽類和水，反應如下：
同時鐵也會與酸作用析出氫氣
氫的析出能把高價鐵還原成低價鐵，有利於氧化物的溶解和難溶黑皮的機械剝落，其反應為
鋼鐵零件電鍍前的浸蝕程序是：一般浸蝕-光亮浸蝕(或強浸蝕)-去除浸蝕殘渣-弱浸蝕。其工藝規範介紹如下：
1．一般鋼鐵零件的浸蝕工藝規範
一般鋼鐵零件的化學浸蝕，浸蝕後去接觸銅、消除浸蝕殘渣及電化學浸蝕工藝規範，分別列於表2—3—1、表2—3—2、表2—3—3。
表2—3—1鋼鐵零件化學浸蝕工藝規範
表2—3—2 化學浸蝕後去接觸銅、消除浸蝕殘渣工藝規範
表2—3—3 鋼鐵零件的電化學浸蝕工藝規範
2．經熱處理的薄壁鋼件和硅鋼片的清理浸蝕工藝
(1)薄壁鋼件清理浸蝕工藝。苛性鈉高錳酸鉀去厚氧化皮工藝規範：
氫氧化鈉(NaOH) 70g/L～100g/L 溫度 80℃～l00℃
高錳酸鉀(K2Mn04) 70g/L～100g/L 時間 8min～20min至除盡
浸蝕漂洗工藝規範
鹽酸(HC1，37%) 160g/L～220g/L 溫度 室溫
時間 2min～5min
(2)電爐熱處理硅鋼片的清洗浸蝕工藝。第一步去氧化皮工藝規範：
氫氧化鈉(NaOH) 650g/L 溫度 l30℃～140℃
亞硝酸鈉(NaNO2) 250g/L 時間 10min～20min
第二步強浸蝕工藝規範：
氫氟酸(HF，40%) 74mlML 海鷗洗滌劑 5mL/L～18mL/L
硝酸(HN03，65%) 70mL/L 水(H2O) 餘量(海鷗洗滌劑按高限配，水為205mL)鹽酸(HC1，37%) 633mL/L 時間 數秒至浸蝕均勻無銹
第三步出光工藝：
鉻酐(Cr03) 90g/L
硫酸(H2S04) 30mL/L
時間 數秒
最後用酒精脫水吹乾。
3．鋼鐵零件的工序間防鏽
經浸蝕後的零件，表面活性很高，很容易生鏽腐蝕。如因某些原因浸蝕後不能立即進行電鍍或進入下道工序時，應在下列配方中進行工序間防鏽處理。
(1)亞硝酸鈉(NaN02) 30g/L～80g/L 溫度 室溫
碳酸鈉(Na2C03) 3g/L～5g/L 使用方法 全浸。如用塗液法塗後需進行乾燥
六次甲基四胺[(cH2)6N4] 20g/L～30g/L
(2)亞硝酸鈉(NaN02) 150g/L-200g/L 溫度 室溫
碳酸鈉(N2C03) 5g/L～6g/L 使用方法 全浸或塗液，塗液後可不進行乾燥甘油(C3H5(OH)3) 250g/L～300g/L
(3)碳酸鈉(N2C03) 3C1g/L～50g/L 溫度 室溫
使用方法 全浸，短時間防鏽
(4)氫氧化鈉 20g/L～100g/L溫度 室溫～80℃
使用方法 全浸防鏽
(5)亞硝酸鈉(NaN02) 180g/L～200g/L 溫度 室溫，
碳酸鈉(N2C03) 3g/L～5g/L 使用方法 全浸或塗液，塗液後可不進行乾燥
鋼鐵零件也可按下列工藝進行鈍化處理，以達到工序間防鏽。
(1)鉻酐(Cr03) 3g/L～5g/L 溫度 80℃～100℃
磷酸(H3P04) 3g/L～5g/L 時間 1min～5min
(2)磷酸(H3P04) 15g/L～30g/L
溫度 80℃～l00℃
時間 0．5min～2min
鈍化後不進行水洗，直接吹乾、烘乾，鍍前需進行弱浸蝕，以除去鈍化膜。
二、不鏽鋼和耐熱鋼的浸蝕
經過熱處理的不鏽鋼和耐熱鋼；表面往往附有一層緻密難溶的氧化皮；這層氧化皮中含有大量的氧化鉻、氧化鎳和十分難溶的氧化鐵鉻(Fe0·Cr203)，為了有效地去除這些氧化物並儘量減少基體金屬腐蝕，不鏽鋼和耐熱鋼的浸蝕往往要經過以下程序：浸蝕(通常包括預浸蝕和光澤浸蝕)以及清除浸蝕殘渣等。
1．鬆動氧化皮
鬆動氧化皮，主要是藉助氧化劑的作用，使低價鉻鐵等氧化物，轉變為高價化合物，轉變過程中，氧化物的結構發生變化，附着力降低。然後通過驟然冷卻，使氧化皮受震動和內應力的作用，而紛紛脫落。鬆動氧化皮時，基體金屬很少受腐蝕。其工藝規範見表2—3—4。
表2—3—4 不鏽鋼、耐熱鋼鬆動氧化皮的工藝規範
2．浸蝕
不鏽鋼和耐熱鋼的浸蝕溶液，主要有以下類型：
(1)鹽酸型。以鹽酸為主的浸蝕液，有時也加入硫酸，以提高其浸蝕能力。這類溶液成分簡單，對基體金屬腐蝕得比較緩慢，但溶液需要加熱，浸蝕後留在零件表面上的殘渣較多。這類溶液多用於零件的預浸蝕。 。
(2)鹽酸-硝酸型。這類溶液對氧化皮和基體金屬都有很強的溶解能力，浸蝕後的零件表面比較光亮、潔淨，但控制不當時，容易出現過腐蝕現象。
(3)硝酸-氫氟酸型。這類溶液對氧化皮有較強的溶解能力和一定的鬆動能力，對基體的腐蝕速度則比鹽酸-硝酸型溶液低得多，浸蝕後的零件表面殘渣較少，但其最大的缺點是氫氟酸有毒，在使用時必須搞好通風、防護和污水處理。
(4)鹽酸-氫氟酸-硝酸型。這類溶液有較寬的工作範圍，適當調整三種酸的濃度，就可以得到浸蝕型、拋光型等多種性能的溶液。這種溶液的缺點是有毒，拋光型溶液對焊縫容易引起過腐蝕。
(5)高鐵鹽型。這類溶液對基體金屬有一定的保護作用，浸蝕過程進行得比較緩和，浸蝕後的表面質量較高，其缺點是對於厚氧化皮浸蝕能力較弱。
不鏽鋼和耐熱鋼的浸蝕工藝規範，列於表2—3—5。3．清除零件表面上的浸蝕殘渣(掛灰)
不鏽鋼和耐熱鋼的浸蝕殘渣，可以用強氧化劑型溶液清除，或在鹼溶液中進行陽極電解清除。其工藝規範見表2—3—6。
經過光亮浸蝕或浸蝕後表面潔淨的零件，可不進行清除浸蝕殘渣工序。
4．鈍化、活化處理
不鏽鋼經浸蝕後，很快便會在表面形成一層薄而透明的氧化膜，如作為保護膜層，則在浸蝕後應進行鈍化處理，以獲得更緻密、耐蝕的鈍化膜。如需進行電鍍其他金屬，則在浸蝕後應進行弱腐蝕活化處理，以保證電鍍層有足夠的附着力。獲取鈍化膜有化學鈍化和電解鈍化等方法。其工藝規範如表2—3—7所列。
表2-3-5 不鏽鋼和耐熱鋼的浸蝕工藝規範
表2—3—6 不鏽鋼和耐熱鋼清除浸蝕殘渣工藝規範
表2—3—7不鏽鋼化學、電化學鈍化處理工藝規範
保證鍍層有一般附着力的活化方法有浸漬活化、陰極活化、同時活化與預鍍等方法。其工藝規範如表2—3—8、表2—3—9和表2—3—10所列。
表2—3—8 不鏽鋼浸漬活化工藝規範
表2—3—9不鏽鋼陰極活化工藝規範
表2—3—10不鏽鋼同時活化與預鍍工藝規範
能保證鍍層附着力優良的活化方法有單獨進行活化與預鍍、鍍鋅活化等。其工藝規範如表2—3—11所列。
表2—3—11 不鏽鋼分別活化與預鍍的工藝規範
這種方法預鍍鎳後不用清洗，立即放人pH值為l．5～2．0的硫酸鹽鍍鎳槽或高氯酸鹽鍍鎳槽進行電鍍，鍍鎳所用的陽極含硫量不得超過0．01%。
鍍鋅活化法的原理是在不鏽鋼上鍍一層薄鋅，在還原性酸中，鋅層與基材構成微電池，鋅層被溶解，而在不鏽鋼基材上析出氫，氫對表面的氧化膜起還原活化作用。鍍鋅活化法的浸蝕工藝是：經機械加工的無氧化皮的零件在500mL/L HC1中浸5min～10min，氧化層較厚時在HC1中加入適量的HF和H2S04、H3P04，並酌情延長時間。浸蝕工藝也可在表2—3—5中選用適當的配方。
三、銅及銅合金零件的浸蝕
銅及銅合金零件的浸蝕，通常由預浸蝕(也稱無光浸蝕、一般浸蝕)和光亮浸蝕組成，有時也進行弱浸蝕。當零件表面氧化膜較薄或從光亮浸蝕到電鍍工序間隔時間很短時，也可不進行預浸蝕或弱浸蝕。
有些銅零件只要求光亮表面，而不需電鍍。這類銅及銅合金零件的化學浸蝕往往就是化學拋光。浸蝕後的零件，為防止變色和加強抗蝕性能，應進行鈍化處理。
銅及銅合金浸蝕液的主要成分是濃硫酸、濃硝酸和鹽酸。這三種酸都能和銅的氧化膜發生反應： ．
酸與氧化膜的反應比較平靜。但當氧化膜溶解後酸就與銅起反應，這時反應劇烈。但這種反應是銅與具有氧化性的酸的反應，放出的不是氫氣，而是大量棕色刺鼻的二氧化氮和有窒息性的二氧化硫氣體。其反應為
浸蝕銅合金時，各種酸與合金內各種成分的反應速度是不同的，只有各種金屬成分的溶解速度符合它們在合金中的含量時，則所用各種酸的濃度比才是正確的。
當浸蝕黃銅時，合金中銅和鋅兩種金屬的溶解速度與酸的濃度關係是：當硝酸和硫酸濃度一定時，母及其氧化物的溶解速度隨HC1含量增高而上升，而銅的溶解速度卻稍有降低。當硫酸和鹽酸濃度一定時，隨着HN03濃度的增大，銅及其氧化物的溶解速度迅速上升，且大量冒出黃煙，而鋅的溶解速度卻幾乎保持不變。在硫酸中，銅和鋅的溶解速度較之在HN03、HC1中要小些。但其另一作用是析出的CuS04結晶能使HN03游離出來，從而延長了溶液的使用壽命。
上述分析可見，浸蝕黃銅的溶液中三種酸的配比要適當，特別要嚴格控制鹽酸和硝酸的含量。浸蝕時，若溶液中鹽酸不足時，浸蝕後黃銅表面呈淡黃色；當鹽酸過多時，浸蝕後的黃銅表面會出現棕褐色的斑點。當溶液中的HN03含量過高時，浸蝕後的黃銅表面發灰，反之發紅。
當浸蝕鑄造的銅合金時，為了除去裹夾的砂粒，要在浸蝕液中添加一定量的氫氟酸。
當浸蝕青銅時，可不加H2S04，因為錫在鹽酸中溶解較快，但浸蝕液中硝酸的濃度應該高一些。這是因為錫在較濃的硝酸中才能較快地溶解。
對於薄壁銅及銅合金零件，為防止過腐蝕而報廢，通常都不使用濃的HN03和HC1進行浸蝕，而是採用不太濃的硫酸，在適當高一點的溫度下浸蝕。此時銅的氧化物能很好地溶解，而銅的溶解卻很緩慢。有時也加入一些鉻酸(或鉻酸鹽)把低價銅的氧化物氧化成Cu0，促使表面更均勻地溶解。銅及銅合金化學浸蝕工藝規範列於表2—3—l2。
表2—3—12 銅及銅合金化學浸蝕工藝規範
銅及銅合金低溫除油，無硝酸、鉻酸浸蝕工藝。其組成和工藝規範列於表2—3—13。
表2—3—13 銅及銅合金無硝酸、鉻酸浸蝕工藝規範
銅及銅合金光亮浸蝕為最後一道工序時，浸亮後應立即進行鈍化處理，防止變色和增強抗蝕性能。銅及銅合金鈍化工藝規範列於表2—3—14。
表2—3—14銅及銅合金鈍化工藝規範
銅及銅合金浸蝕後若不能進入電鍍或其他工序時，可浸入碳酸鈉含量3%～5%，重鉻酸鉀30g/L～50g/L的溶液中於室溫到80℃的溫度下進行防鏽處理。
四、鋁及鋁合金零件的浸蝕
鋁是兩性金屬，可在鹼和酸兩種溶液中進行浸蝕。
(1)鋁及鋁合金鹼液浸蝕的工藝規範，列於表2—3—15。
表2—3—15 鋁及鋁合金鹼液浸蝕工藝規範
(2)鋁及鋁合金酸液浸蝕的工藝規範，列於表2—3—16。
表2—3—16鋁及鋁合金酸浸蝕工藝規範
(3)釺焊鋁零件在浸蝕前需在如下工藝規範下去焊渣。
鉻酐(Cr03) 60g/L 氟硅酸鈉(Na2SiF6) 10g/L
硫酸氫鈉(NaHS04·H20) 30g/L
溫度 20℃～60℃ 時間 3min～6min
然後按一般鹼液浸蝕工藝進行浸蝕，依表2—3—17工藝規範進行酸浸蝕。
表2—3—l7 不同焊料的酸浸蝕工藝規範
經過浸蝕的鋁及鋁合金零件，可直接進行陽極氧化或化學導電氧化，但如要電鍍其他金屬，還必須進行浸鋅、浸重金屬、磷酸陽極化或鹽酸浸漬等工序，方可獲得附着力良好的鍍層。工序問防鏽可按銅件防鏽方法處理。
五、鎂及鎂合金的浸蝕
鎂極易氧化，在電鍍或氧化之前必須進行特殊的預處理，鎂及鎂合金的浸蝕、活化工藝如表2—3—18所列。
表2—3—18鎂及鎂合金浸蝕工藝規範