Минеральные кислоты в сравнении с кислой солью для активации

Преимущества замены минеральной кислоты на кислую соль при травлении.

Минеральные кислоты, такие как соляная и серная, издавна использовались для обработки металла. Кислые соли тоже применяются уже много лет. Преимущества использования кислой соли вместо минеральных кислот упускают из виду во многих областях применения.

Обсудим некоторые причины для замены минеральной кислоты кислой солью:

  • улучшенная активация легированной латуни, что приводит к сокращению доли брака;
  • улучшенная активация легированной стали, что приводит к сокращению доли брака;
  • коррозионное воздействие паров соляной кислоты на оборудование и готовые детали;
  • экологические соображения при обработке отработанных кислот и промывочной воды;
  • безопасность оператора при работе с минеральной кислотой в сравнении с кислой солью;
  • общие эксплуатационные расходы с учетом отходов, паров, очистки воды и безопасности.

(Вверху) Фосфат марганца на обработанных стальных деталях. Деталь посередине после травления HCL; детали по краям после травления кислой солью. Обратите внимание на зернистый вид детали посередине. (В центре) Черная оксидная пленка на обработанной стали со смазанными разводами. (Внизу) Чрезмерное травление в HCL может привести к образованию нагара на поверхности деталей.

Активация латунных сплавов серная кислота в сравнении с кислой солью

Серная кислота (H2SO4) часто используется для травления латуни. Подобно соляной кислоте (HCL), она чрезвычайно агрессивна по отношению к основному металлу деталей. Латунные детали, особенно обработанные или штампованные детали, обычно также содержат легирующие добавки для улучшения обрабатываемости материала.

Например, латунь 360 содержит смесь меди и цинка в соотношении 60/40 и примерно 3% свинца. Серная кислота склонна растворять цинк в сплаве предпочтительнее, чем медь и свинец. Свинец наименее растворим. Чрезмерное травление может привести к удалению большей части цинка с поверхности детали и оставить сплав, богатый медью и свинцом. Это может вызвать появление на деталях красноватых пятен. Богатая свинцом поверхность снижает адгезию при никелировании.

Кислая соль, содержащая фторид, сводит к минимуму воздействие на основной металл и растворяет свинец, обеспечивая чистую, активную поверхность для последующего нанесения покрытия. Кислая соль может также содержать поверхностно-активные вещества, которые помогают сохранять детали активными и очищать воду после травления.

Активация легированной стали с помощью соляной кислоты в сравнении с кислой солью

Соляная кислота очень агрессивна при растворении железа, но она не растворяет легирующие элементы в стали с той же скоростью. Это может вызвать проблемы, особенно с обработанными деталями, которые обычно изготавливаются из легированной стали, такой как 12L14.

Этот материал содержит свинец в качестве смазки для улучшения его обрабатываемости. Функция свинца в сплаве заключается в том, чтобы растекаться по поверхности детали при ее механической обработке, обеспечивая смазку на границе раздела инструмент/деталь. При этом на поверхности деталей после механической обработки остается слой свинца. При чрезмерном травлении в HCL в первую очередь растворяется железо, а на поверхности детали остаются такие легирующие элементы, как свинец, углерод, марганец и др. Это может снизить адгезию при никелировании, привести к зернистости в фосфатных покрытиях и неравномерным разводам черной оксидной пленки.

Использование кислой соли, содержащей небольшое количество фторида, зачастую может решить эти проблемы. Кислая соль буферизуется по рН, что сводит к минимуму вероятность чрезмерного воздействия на деталь, в то время как фторидный компонент растворяет небольшое количество свинца или других легирующих металлов. Это позволяет получить чистую, активную поверхность, готовую к нанесению любого покрытия.

Ключ слева подвергался травлению серной кислотой, в результате чего он стал несколько темнее и менее однородным. Ключ справа после травления кислой солью.

Коррозионное воздействие соляной кислоты

HCL часто используют для травления стали, но это сопряжено с некоторыми недостатками. HCL — это газообразный хлор, растворенный в воде. Со временем газообразный хлор испарится и концентрация HCL понизится. Это похоже на то, как лимонад становится невкусным без газа, если его слишком долго держать открытым. При этом требуется добавление HCL, а иногда и декантирование ванны, чтобы освободить место. Ванна с HCL постоянно выделяет пары, которые вызывают коррозию оборудования и готовых деталей.

Экологические проблемы

При металлообработке особое внимание всегда требует обработка воды. Кислые соли обладают высокой ионной силой, но имеют буферизованный рН. Это позволяет выполнять травление с меньшим воздействием на основной металл. Меньшее воздействие приводит к меньшему количеству металла в кислотной ванне и меньшему уносу металла в промывочную воду. В результате для обработки требуется меньше металлов и образуется меньше шлама.

  • Снижение концентрации металлов в потоке сточных вод при использовании кислой соли в качестве активатора.
  • Требуется меньше щелочи для регулирования рН при обработке воды с использованием кислой соли по сравнению с серной кислотой.

Зачастую кислотно-солевые ванны служат дольше, требуя менее частого слива из-за медленного накопления металлов.

Безопасность и обращение: жидкость или порошок

Жидкие кислоты используются во многих отделочных работах и при переработке отходов. Характерные для них проблемы, связанные с безопасностью, хорошо известны. Квалифицированный персонал, соблюдая правильную технику и меры предосторожности, работает с этими кислотами без вредного воздействия. Тем не менее, несчастные случаи тоже случаются.

Если это возможно, переход от опасного материала к менее опасному снижает вероятность ошибки. Рассмотрим жидкие минеральные кислоты и порошкообразные кислые соли, а также сравним данные о влиянии на здоровье и о транспортировке.

Жидкие минеральные кислоты. Обычно это соляная и серная кислоты. Вопросы, связанные с безопасностью:

  • Минеральные кислоты могут вызвать быстрое и сильное жжение открытой кожи. Соляная кислота выделяет опасные пары.
  • Добавление в ванну необходимо делать постепенно с хорошим перемешиванием. Серная кислота особенно экзотермична, быстро выделяет тепло, что приводит к локальному кипению и всплескам.
  • Для предотвращения аварийных ситуаций необходима крайняя осторожность. Случайное смешивание соляной кислоты с серной или азотной кислотой может привести к образованию газообразного хлора. Вспомните иприт времен Первой мировой войны.
  • Пустые канистры, бочки и контейнеры от кислот следует незамедлительно возвращать для последующего заполнения. Для обеспечения безопасности при обращении важное значение имеет недопущение опасного беспорядка и захламления.
  • При транспортировке жидкой серной или соляной кислоты в пластиковых баках возможно повреждение или прокол бака, что приведет к утечке. Это может быть опасно и для транспортной компании.
  • Порошкообразная кислая соль — кислые соли используются в процессах отделки уже много лет. Эти продукты были специально разработаны для усиления действия кислотной обработки при более безопасном использовании.
  • Кислые соли ионизируются, образуя активную кислоту в ванне. Бисульфат натрия — это кислая соль серной кислоты. Повышение безопасности заключается в исключении использования серной кислоты и экзотермического нагрева при ее смешивании.
  • Кислые соли смешивают для получения дополнительных кислотных ускоряющих добавок в виде хлоридов и фторидов. Эти добавки также ионизируются в растворе, образуя соляную и плавиковую кислоты. Один концентрированный продукт может исключить использование двух или трех отдельных кислот.
  • Порошкообразные кислоты могут содержать поверхностно-активные вещества и смачивающие добавки. Они улучшают проникновение при поверхностном воздействии.
  • Поверхностно-активные вещества в порошкообразных кислотах могут образовывать стойкий легкий слой пены. Это помогает эффективно устранить более 99% потенциально агрессивных паров.
  • Порошкообразные кислоты буферизуются, тем самым продлевая срок службы ванны. К преимуществам можно отнести меньшую частоту слива раствора и, следовательно, меньшие требования к обработке.

Балка на верхнем рисунке находится рядом с резервуаром для HCL. Балка на нижнем рисунке того же возраста, используется в том же процессе, но не располагается рядом с резервуаром для HCL. HCL вызывает сильную коррозию оборудования.

Общие эксплуатационные расходы

Поначалу кислые соли могут показаться более дорогими, чем “дешевые” минеральные кислоты. Учитывая общие эксплуатационные расходы, это часто становится ложной экономией. Небольшое увеличение стоимости состава компенсируется многими факторами, не последним из которых является брак на производственной линии.

Одно это оправдывает использование кислой соли, особенно при обработке штампованных деталей. Влияющие факторы:

  • более высокая производительность при изготовлении обработанных и штампованных деталей;
  • меньше пополнений и добавок для ванн травления;
  • меньше коррозии оборудования и деталей при хранении;
  • меньшее количество металлов в сточной промывной воде;
  • безопаснее для операторов;
  • кипение при смешивании, буфер рН, пары, разливы;
  • аварийные ситуации из-за случайного смешивания с несовместимыми химическими веществами.

Заключение и выводы

Использование кислой соли позволяет получить преимущества с точки зрения прибыли, оборудования, безопасности оператора и очистки воды во многих областях применения. Это приводит к снижению эксплуатационных расходов при одновременном улучшении аспектов охраны труда и техники безопасности. В более новых разработках имеются “жидкие” варианты кислой соли, которые обеспечивают удобство перекачки раствора и при этом сохраняют многие преимущества.

Андре Депью, компания HUBBARD-HALL

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Конверсионные покрытия: фосфат или цирконий
Конверсионные покрытия: фосфат или цирконий
У каждого есть свои преимущества, но цирконий быстро становится предпочтительным вариантом с точки зрения предварительной…
Серджио Манчини
24.08.2020
2207
Практические рекомендации по  очистке сточных вод и отработанных растворов гальванических производств
Практические рекомендации по очистке сточных вод и отработанных растворов гальванических производств
В последние годы существенно обострились проблемы, связанные с загрязнениями воды. Кардинальное решение проблемы охраны окружающей…
Перелыгин Ю.П., Пензенский ГУ
21.06.2018
1753
Электроосаждение железа из метансульфонатного электролита
Электроосаждение железа из метансульфонатного электролита
Показана возможность электроосаждения нанокристалических покрытий железом из экологически привлекательного метансульфонатного электролита. Выход по току и…
Данилов Ф.И., д.х.н., Васильева Е.А., к.т.н., Вакуленко В.М., к.х.н., Проценко В.С., д.х.н., ГВУЗ Украинский государственный химико-технологический университет
12.07.2018
1561
Анодирование тормозных суппортов
Анодирование тормозных суппортов
Процесс предполагает выполнение особых требований специалистами и поставщиками.
Стефан Лензер
12.08.2020
1823
Нанотехнологический стартап разрабатывает замену золочению
Нанотехнологический стартап разрабатывает замену золочению
Компания Ag-Nano System LLC представляет новый метод гальванопокрытия на основе наночастиц золотого серебра, разработанный для…
01.11.2022
142
Мировые тенденции в производстве тормозных суппортов
Мировые тенденции в производстве тормозных суппортов
Возможность визуального осмотра деталей тормозной системы и увеличение срока гарантии на современные легковые автомобили заставило…
Маттиас Хош
22.12.2020
435
Скульптура из бронзы – традиции тысячелетий
Скульптура из бронзы – традиции тысячелетий
Ещё в 3-ем тысячелетии до нашей эры в Месопотамии лили сосуды и скульптуры из бронзы.…
Малков Д. Ю.
28.09.2020
945
Разработка технологий вакуумного напыления для получения хромовых покрытий
Разработка технологий вакуумного напыления для получения хромовых покрытий
В данной статье рассматриваются преимущества вакуумной технологии и характеристики PVD-систем, разработанных в компании Kolzer.
Антонио Д'Эспозито, Изабела Ланге
04.08.2020
862
Применение метода анодного растворения металлов для электролитов серебрения и золочения
Применение метода анодного растворения металлов для электролитов серебрения и золочения
В основу приведенной методики легли эксперименты наших специалистов на одном из предприятий Украины. Простая, с…
В.М. Данилюк, А.И. Агеев
21.08.2018
1284