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酸洗工藝
在銅合金熱軋和熱處理的加工過程中,板坯或帶坯的表面容易發生氧化,為了清除表面的氧化皮,需酸洗。通常酸洗程序是:酸洗-冷水洗-熱水洗-烘干。對于目前采用的酸洗機列工作過程也是要經過這個程序。
生產車間的酸洗工藝有如下要求:對材料表面酸洗要干凈,采用有效的酸和酸液的濃度,酸洗時間要短,酸液的利用效率高,要有防污染的措施,以及注意對人身體的防護,考慮廢液及產物的回收再利用。
酸洗時主要采用硫酸或與硝酸混合的水溶液,反應過程是:氧化皮被溶解,或被化學反應所生成的氣體(氫氣的氣泡)將氧化皮機械作用而剝離。銅及銅合金與酸液的化學反應式如下:
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
Cu2O+H2SO4→Cu+CuSO4+H2O
Cu+2HNO3→Cu(NO3)2+H2
銅及其合金的表面氧化,最外層是氧化銅CUO,在氧化銅的里面是氧化亞銅Cu2O,氧化亞銅在硫酸中的溶解是很慢的。為了使表面處理的干凈,加速氧化亞銅的溶解,要在硫酸溶液中加入適量的氧化劑重鉻酸鉀K2Cr2O7,或硝酸HNO3。但這樣會惡化勞動條件,會使酸槽的壽命降低。其化學反應式為:
K2Cr2O7+2H2SO4+3Cu2O→CuSO4+Cu5(CrO-4)2+2H2O+K2SO4
4HNO3+H2SO4+CuO→CuSO4+Cu(NO3)2+2NO2+3N2O
對于表面不易洗凈的純銅、青銅、鋅白銅等合金,以及含Be、Si、Ni的銅合金,與稀酸液作用緩慢,可加入0.5%~1%的重鉻酸鉀。有的為了凈化油污和強化酸洗效果,在酸洗液中再加0.5%~1%的鹽酸或氫氟酸。
酸洗時間與酸洗液的濃度及溫度有關。一般酸洗液的濃度為5%~20%,溫度為30~60℃,時間為5~30min。具體可根據酸洗的效果調整,如夏天多為室溫,冬天用蒸汽加熱,純銅取上限,黃銅取下限。酸液濃度、溫度愈高,產生酸霧愈厲害,對設備、環境、勞動條件等惡化越嚴重。為了減少煙霧的污染,常在酸洗液中加入一定量的緩沖劑,且盡量采用低溫酸洗。
酸洗時產生的缺陷有:過酸洗、腐蝕斑點、殘留酸跡、水跡等。過酸洗主要是酸液濃度大、溫度高、時間長造成的,過酸洗不但產生腐蝕斑點,造成表面品質降低,還會過分的損耗酸和金屬。反之,如果酸濃度、溫度過低和時間過短,氧化皮會清洗不徹底。殘留酸跡、水跡主要是清洗不干凈,或干燥不及時、不徹底。為了實現快速酸洗,提高表面品質,出現了采用電解酸洗、超聲波酸洗的新方法。
酸洗液在酸洗過程中,濃度會不斷的減小,當酸液的硫酸含量小于50~100g/L,含銅量大于8~12g/L時,應及時補充新酸液或更換成新酸液。在配制新酸液時,必須先放水后加酸以確保安全。酸槽中嚴禁使用鐵制工具,以防板帶表面產生斑點。更換下來的廢酸液可用氨中和處理,提取硫酸銅、銅粉及制成微量元素化肥,也可用電解法獲得再生銅和再生酸液。配制酸液時用波美計測量酸的比重。