金屬表面鈍化劑的研究

劉 杰

(中石油東北煉化吉林機(jī)械分公司，吉林 吉林 132021)

0 引言

金屬表面在酸洗后其被活化，當(dāng)暴露于大氣中時，非常容易受到腐蝕，而采用化學(xué)的方法，使金屬表面形成一層鈍化膜，可防止金屬表面酸洗后返銹，防止大氣腐蝕。這種能改善金屬表面性質(zhì)的工藝，我們稱為鈍化。能起到鈍化作用的物質(zhì)我們稱為鈍化劑。

常用的鈍化劑有亞硝酸鈉、磷酸鈉和聯(lián)氨。

1 亞硝酸鈉

(1) 亞硝酸鈉性能

亞硝酸鈉NaNO2是蒼黃色斜方晶體；密度2.168g/cm3，熔點(diǎn)271℃，在320℃分解；極易溶于水，水溶液呈堿性；能從空氣中吸收氧氣而逐漸變?yōu)橄跛徕c：

亞硝酸鈉被廣泛用作防銹劑，鍋爐酸洗鈍化劑，并用于腌肉、印染、漂白等方面。

亞硝酸鈉的熱穩(wěn)定性高于硝酸鈉，但亞硝酸鈉和有機(jī)物質(zhì)的混合物點(diǎn)燃時可能發(fā)生爆炸。亞硝酸鹽既有氧化性，又有還原性，但它發(fā)生的反應(yīng)通常沒有危險。亞硝酸鈉有毒，是一種致癌物質(zhì)，因此在使用和廢液排放時要特別注意。

(2) 硝酸鈉鈍化處理

亞硝酸鈉鈍化處理的條件為：pH值9-10，濃度0.5%-2%，溫度50-60℃， 鈍化時間4-6h。

亞硝酸鈉溶液處理活化金屬表面時，能得到比較穩(wěn)定而連續(xù)的磁性氧化鐵鈍化膜。由于保護(hù)膜密而薄，因此比聯(lián)氨和磷酸鈉鈍化處理的效果好。

2 磷酸鈉

磷酸鈉鈍化處理的條件為：pH值9-10，濃度1%-2%，溫度90-95℃， 鈍化時間8-12h。

磷酸鈉處理后的金屬表面形成一層磷酸鐵保護(hù)膜。保護(hù)膜基本上是磷酸鐵和鐵氧化物的混合物。

磷酸鐵在高溫下容易分解，所以，磷酸鈉鈍化處理只適用于中低壓鍋爐。

3 聯(lián)氨

聯(lián)氨鈍化處理的條件為：pH值9-10，濃度200-500mg/L，溫度(低溫)90-95℃(高溫)為160℃， 鈍化時間24h。

有氧存在的條件下，聯(lián)氨處理活化的金屬表面，能生成磁性氧化鐵保護(hù)膜。這種保護(hù)膜可發(fā)分為兩層，即表層和表內(nèi)層。表內(nèi)層為真正的鈍化膜，然而表層也是防腐層。

4 三種鈍化膜的表面狀態(tài)

(1) 亞硝酸鈉鈍化的金屬表面形成致密的鋼灰色(或銀灰色)的保護(hù)膜。

(2) 聯(lián)氨鈍化的表面，通常生成棕紅色或棕褐色的保護(hù)膜。

(3) 磷酸鈉鈍化的表面產(chǎn)生黑色保護(hù)膜。這種保護(hù)膜的防腐性能不如上述兩種。所以，目前高壓以上的鍋爐都不采用這種方法，一般只用于中、低壓汽包鍋爐采用。

5 常用鈍化劑配方

常用的鈍化劑配方及鈍化條件見表1。

表1 常用的鈍化劑配方及鈍化條件

除上述三種常用鈍化劑外，還有EDTA、 H2O2、鉻酸鈉及鉬酸鈉。前兩種用于鍋爐酸洗后的鈍化劑，而鉻酸鈉主要用于鋁、鎂合金的表面處理。經(jīng)鈍化處理后能獲得Cr2O3類的氧化膜，該膜強(qiáng)韌，并成多孔性，適合直接涂裝。當(dāng)其用于碳鋼金屬時，基本上是和磷化配套使用，以封閉磷化層的孔隙，增強(qiáng)防護(hù)能力，其很少單獨(dú)使用。對于鉬酸鈉而言，現(xiàn)在國內(nèi)研究其與強(qiáng)氧化劑復(fù)配，用于不銹鋼表面酸洗后的鈍化劑。

然而，并不是金屬放在以上溶液中就會獲得滿意的鈍化膜。大量的事實(shí)和數(shù)據(jù)表明，金屬表面的化學(xué)穩(wěn)定性不僅取決于在一定條件下其鈍化程度(這又取決于合金的化學(xué)成分)，同時還取決于金屬表面的質(zhì)量。如果金屬表面上有殘存氧化皮、夾渣、起鱗，那么，在這些地方金屬的鈍化狀態(tài)一般就會遭到破壞，并產(chǎn)生局部腐蝕。

落在金屬表面上的灰塵油污和炭黑等，對腐蝕過程的發(fā)展也起類似作用，因?yàn)樗鼈兤茐谋Ｗo(hù)膜，并使形成保護(hù)膜所需的氧氣很難和鋼材表面接觸。

因此，要獲得滿意的鈍化膜，金屬在鈍化前必須保證有滿意的表面質(zhì)量。

值得一提的是在鈍化液中，應(yīng)嚴(yán)格禁止SO2-離子和Cl-離子的滲入，因?yàn)樗鼈儠茐慕饘俦砻娴拟g化狀態(tài)。

金屬表面酸洗后鈍化問題是一個十分復(fù)雜的問題，特別是隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展、化學(xué)藥品不斷出新，為金屬表面酸洗、鈍化劑的研究也開辟了廣闊前景。我們希望有志于此的有關(guān)人士為我國金屬表面酸洗、鈍化質(zhì)量的提高獻(xiàn)計獻(xiàn)策，以期達(dá)到提高我國金屬表面酸洗、鈍化的水平。