酸洗：金属表面处理的关键工艺

酸洗：金属表面处理的关键工艺

酸洗是一种金属表面处理技术，主要用于去除黑色金属、铜、贵金属和铝合金表面的污渍、无机污染物、铁锈或水垢等杂质。通常使用含有酸的溶液——即酸洗液——来清除这些表面杂质。这种工艺在各种炼钢过程中广泛应用，用于除锈或清洁钢材。

过程

金属表面可能含有影响产品使用或进一步加工（如金属电镀或喷漆）的杂质。通常使用各种化学溶液来清除这些杂质。盐酸和硫酸等强酸是最常见的选择，但不同的应用可能会使用其他类型的酸。碱性溶液也可用于清洁金属表面。溶液中通常还添加润湿剂和腐蚀抑制剂等添加剂。

许多热加工过程和其他在高温下进行的工艺会在金属表面形成褪色的氧化层或水垢。为了去除这些水垢，工件会被浸入装有大量酸洗液的容器中。在冷轧操作之前，热轧钢通常需要经过酸洗线，以去除表面的氧化皮。

炼钢中主要使用的酸是盐酸，尽管硫酸在过去更为常见。盐酸虽然成本较高，但酸洗速度更快，同时能最大限度地减少贱金属的损失。这种快速的酸洗速度是现代自动化钢厂的要求，这些钢厂的生产速度可以达到每分钟800英尺（约243米）。

合金含量小于或等于6%的碳钢通常在盐酸或硫酸中进行酸洗。对于合金含量大于6%的钢，需要采用两步酸洗工艺，并使用磷酸、硝酸和氢氟酸等其他酸。传统上，耐锈和耐酸的铬镍钢在氢氟酸和硝酸浴中进行酸洗。大多数铜合金在稀硫酸中酸洗，但黄铜则需要在浓硫酸和硝酸中，与氯化钠和烟灰混合进行酸洗。

在珠宝制作中，酸洗用于去除焊接和退火过程中加热铜和纯银时产生的氧化铜层。传统上使用稀释的硫酸酸洗浴，但也可以用柠檬酸作为替代。

缺点

酸洗存在一些局限性。由于其腐蚀性，处理起来比较困难，且并非适用于所有类型的钢材。氢脆是某些合金和高碳钢面临的问题。酸中的氢与金属表面发生反应，导致材料变脆并产生裂纹。由于酸与可处理钢的高反应性，必须严格控制酸浓度和溶液温度，以确保所需的酸洗速率。

酸洗过程中产生的废物，如酸洗污泥，包括酸性漂洗水、氯化铁、金属盐和废酸，被美国环保署（EPA）视为危险废物。钢铁生产过程中产生的酸洗污泥通常用石灰中和后在垃圾填埋场处置，因为EPA在中和后不再将其视为危险废物。石灰中和过程提高了废酸的pH值。废料需要进行废物测定，以确保不存在任何特征性或列出的废物。自20世纪60年代以来，盐酸酸洗污泥通常在盐酸再生系统中进行处理，回收部分盐酸和氧化铁。剩余部分仍需中和并在垃圾填埋场处置，或根据废物概况分析作为危险废物进行管理。硝酸酸洗的副产品可用于化肥加工等其他行业。

备选方案

近年来，出现了几种酸洗的替代方案。光滑清洁表面（SCS）和生态酸洗表面（EPS）是其中的两个主要替代品。在SCS工艺中，使用工程磨料去除表面氧化物，使表面能够抵抗后续氧化，而无需油膜或其他保护涂层。EPS则是酸洗更直接的替代品，它采用机械手段而非化学反应来清洁表面。与酸洗相比，EPS工艺被认为更环保，能够赋予碳钢高度的防锈性，且无需涂上作为酸洗碳钢氧化屏障的油涂层。