1.盐酸酸洗
在用盐酸酸洗时,虽然化学和电化学作用也同时发生,但是对钢铁来说,盐酸的腐蚀性比硫酸强,所以在盐酸溶液中,各种不同类型的氧化铁皮都能同时较快地溶解,而对金属基体的侵蚀却大为减弱.
可见盐酸酸洗原理和硫酸是有区别的,不同之点在于,在盆酸中,氧化铁皮主要由于溶解作用而去除,即盐酸酸洗是以化学府蚀为主.
由于酸洗原理上的区别,盐酸酸洗较硫酸酸洗有以下特点：
(1)盐酸酸洗速率较高.盐酸酸洗反应速度既不受制于氧化铁皮在酸洗前的松散程度,也不受制于氧化铁皮的相对组成.盐酸溶液同时以较大的速度溶解3层氧化铁皮,特别是对Fe2O3和Fe3O4的溶解速度远远大于其在硫酸溶 液中的溶解速度.所以坯料在盆酸中的酸流速度比在同样条件下的硫酸中大得多.例如在60℃时,用15％的盐酸溶液酪洗只需55s而用同浓度的硫酸溶液则需150s;即在80℃时分别为30s和70s.
(2)盐酸酸洗表面银亮、平滑、洁净.一方面由于盐酸基本不腐蚀金属基体,所以经盐酸酪洗后表面银亮、平滑、无酸洗痕迹；另一方面,由于氧化物易溶解于盐酸,酸洗产物易去除,故不会引起表面出现酪斑,而使表而光洁.硫酸酸洗其酸洗产物硫酸铁,因会形成不溶解的水化物,往往在表面出现酸斑等毛病.
(3)盐酸酸洗缺陷少,化学酸损少.由于盐酸基本不腐蚀金属基体,所以盐酸酸洗时酸损较硫酸酸洗低20%,前者铁损量为酸洗坯料量的0.4～0.5%,而后者为0.6～0.7%；同理,盐酸酸洗既不会发生过酸洗,也很少产生氢脆,而硫酸酸洗由于酪液腐蚀金属基体放出氢,部分氢原子扩散到金属内部导致氢脆；盐酸可以溶解压入的Fe2O3,免去了相应缺陷的产生,而硫酸则不能除去压入板面的Fe2O3.
(4)盐酸酸洗不产生酸洗残渣,而在硫醋酸洗的情况下必须经常清洗酸楷,并中和粘液状的残渣.
(5)钢中含铜也不影响酸洗质量.在盐酸中,铜不形成渗碳体,故表面的银亮程度不因含铜而降低；而在硫酸酸洗中,因钢渗碳体的析出而使表面乌暗,降低了表面质量.
(6)废酸及清洗废液可以完全再生为新酪,循环使用了无废液酸洗.
盐酸酸洗虽有上述优点,但价格贵、易挥发,产生的雾气腐蚀性强,必须装设效果良好的诽气设备.更由于其废酸的回收与再生等技术问题迟迟未获解决,一度影响了它的应用.而硫酸价格便宜,运输和贮藏方便,商品酸浓度高,在很高的酸洗温度下,几乎不产生蒸汽．持别是工业上有可靠的废酸和废水处理方法,所以在60年代以前,带钢的连续酸洗几乎毫无例外地均采用硫酸酸洗.1959年奥地利户持勒公司解决了盐园再生工艺.进入70年代以后,世界各国新建的冷轧车间普遍采用盐酸酸洗,并争相把老式的硫酸酸洗机组改造为盐酸园洗,使盐酸酸洗技术得到更广泛的应用.窄带钢车间也不例外,以盐酸酸洗机组为主流.
2.硫酸酸洗
坯料进入酸洗槽,酸液在与外层氧化铁皮发生作用的同时,沿着缝隙渗入氧化铁皮各层,直至铁基,发生一系列化学反应,通过溶解、还原和机械剥离作用去除带钢表面氧化铁皮.
硫酸溶液与氧化铁皮反应,反应式如下：
FeO+H2SO4 ==FeSO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4== Fe2 (SO4)3+3H2O
Fe3O4+4H2SO4==Fe2 (SO4)3+FeSO4+4H2O
由于Fe2O4和Fe3O4不易溶于硫酸溶液中,所以后两个方程式反应是很慢的.通过上述各种铁的氧化物与酸反应,生成溶解于水的硫酸亚铁及硫酸铁,使氧化铁皮去除,这样的作用称溶解怍用.
酸洗时,酸在溶解氧化铁皮的同时,还直接与基体铁作用生成氢原子：
Fe+H2SO4== FeSO4+2H
H+ H== H2↑
尚未分子化的氢原子具有很强的还原性,它能将Fe2O3与Fe3O4,还原成易溶于硫酸的FeO2,从而加快了酸洗过程,这一作用称为还原作用.其化学反应式为：
Fe2O3+2H ==2FeO+H2O
Fe3O4+6H ==FeO+2Fe+3H2O
基体铁与硫酸溶液反应生成的氢气,聚集在氧化铁皮的内部,随着密度的增大,氢气分压增大,把氧化铁皮从带钢表面剥落下来,氢气的这一特殊作用称之为机械剥离作用.
2.硫酸酸洗的电化学原理
坯料在硫酸槽进行匕违反应的同时,伴有电化学作用,在氧化铁皮的缝隙山出现无数的微电池,微电池数世越多.电化学腐蚀越剧到,氧化铁皮去除越快.
硫酸的水溶液魁强电解质.在水溶液中能电离出氢离子.氢离子具有氧化性,它能氧化化学性能较其活泼的金属,如能夺取铁的电子,而使铁氧化.氢离子的存在是酸洗时电化学腐蚀进行的必要条件.坯料表面氧化铁皮的富氏体层内除含有基体金属铁外,还古有Fe3O4,Fe3O4是良导体.这就是说在坯料表面存在着微电池的阳极铁和阴极Fe3O4.当坯料浸入硫酸溶液,酸液透过缝隙渗入氧化铁皮深处时,富氏体中的Fe与Fe3O4构成徽电池,在阳极发生氧化反应称阳极反应,铁以离子形式转入溶掖并产生两个电子.
在阴极发生还原反应称阴极反应.在阳极由于铁离子的形成而产生的电子通过金属从阳极到达阴极.在阴极表面上的电子将遇到从酸液中出来的氢离子,一个氢离子将接受一个电子并且转变成氢原子.这些氢原子能进入金属并导致氢脆,但在微电池中阳极区离子的形成和阴极区氢的释出大多数情况下,氢原子结合成氢分子,作为氢气泡从阴极表面上释放出来,即： 2H+ +2e ==H2↑
如前而所说,尚未分子化的氢原子具有很强的还原性,它把作为阴极的Fe3O4；还原为溶于硫酸溶液的FeO.总之铁的腐蚀发生在阳极,面氢离子的还原发生在阴扳.这两个过程互相起着去极化的作用,而使电化学腐蚀可以继续下去.高温产生的氧化铁皮,如果在575℃以下且冷却速度适当,在已分解的Fe0层中,金属铁弥散度越大,那么微电池数量越多,酸洗速度越快；如果在400～575℃之间且冷却相当幔,在已分解的Fe0层中,金属铁将发生相当程度的凝聚,而减慢反应速度.这种剧烈的电化学腐蚀发生在氧化铁皮内层,不光是把Fe3O4还原成FeO,而是从根本上瓦解了整个氧化铁皮与钢基体的联系,使得上层尚未溶解的氧化铁皮纷纷自板面脱落,大大加快了酸洗速度.
在硫酸酸洗过程中,上述溶解、还原、机械剥落和电化学腐蚀都将同时发生,但其击除氧化铁皮的程度是不一样的,主要是电化学腐蚀和析出的氢气的机械剥离作用,而使氧化铁皮从坯料的表面去除.因此,利于硫酸酸洗的氧化铁皮应是FeO含量高、富氏体中铁的弥散度大、外层难溶的氧化铁皮有大量的缝隙.
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