專利名稱：合金鋼鋼材表面氧化皮的去除方法

　　技術領域：

　　本發明屬于用溶液酸洗金屬材料領域。主要適用于去除合金棒線鋼材表面的氧化皮。

　　通常熱軋成品鋼材應檢查表面質量，但是熱軋鋼材表面已產生氧化皮，因此為準確判定表面缺陷；首先必需清除氧化皮。冶金廠常規方法是采用化學酸洗工藝去除碳素鋼及合金鋼表面的氧化皮。

　　現行化學酸洗工藝的原理為酸液與FeO反應使氧化皮部分溶解，同時酸液與鐵基反應，由此產生氫氣的機械作用使尚未溶解但已相當疏松的含有Fe2O3和Fe3O4的氧化皮成片剝落。在任何一種酸洗過程中，溶解和剝離都在起作用，只是其程度隨鋼類、酸液的濃度和溫度的不同而有很大差別。(《鋼鐵材料酸洗化學》，陶映初著，P8、9、10，科學出版社，1993；《高速軋機線材生產》，《高速軋機線材生產》編寫組編著，P391-410，冶金工業出版社，1995)。

　　對于合金鋼熱軋棒線材，特別是Cr-Ni不銹鋼的氧化皮主要成分是Cr2O3和NiO，其以鉻尖晶石(FeO.Cr2O3)和鎳尖晶石(NiO.Cr2O3)形態存在，組織致密、堅韌，與基體結合牢固，很難用一般的酸洗去除，即使采用硫酸、鹽酸和硝酸，也需50分鐘才能去除，采用強腐蝕性的氫氟酸和硝酸混合酸液，也還需20分鐘以上才能將氧化皮去除。并且酸洗液都需加熱。為此，上述去除氧化皮的酸洗方法都存如下共同的缺點一是所需酸洗時間較長，生產率低，成本高，二是酸洗液均需加熱，環境污染嚴重，三是酸洗鋼材的損耗大。

　　本發明的目的在于提供一種對去除合金鋼鋼材表面氧化皮效果顯著，去除速度快，且無污染的合金鋼鋼材表面氧化皮的去除方法。

　　針對上述目的，本發明采用如下技術方案本發明合金鋼鋼材表面氧化皮的去除方法在常規的電解裝置上進行，該裝置包括電解槽、直流電源、電流換向開關、試樣夾具及相關線路。

　　本發明合金鋼鋼材表面去除氧化皮的方法可采用陽極電解酸洗法、陰極電解酸洗法和陰陽交替電解酸洗法三種方法。現將三種方法分述如下1、采用陽極電解酸洗法，其工藝步驟為(1)將待處理的鋼材置于盛有電解液的電解槽中；(2)以待處理的鋼材為陽極，以常規鉛板為陰極，以直流電源為電解電源，進行電解；(3)電解時的工藝參數如下電流密度 80-300A/dm2電解液溫度 20-50℃電解時間1-5min(4)電解液由硫酸水溶液和表面活性劑組成，其配比(重量％)為硫酸水溶液99.996-99.999％，表面活性劑0.001-0.004％；硫酸水溶液的配比(重量％)為硫酸15-45％，水55-85％；表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚和水組成，其配比(重量％)為十二烷基苯磺酸鈉 60-80％，烷基酚聚氧乙烯醚 5-20％，水為余量；(5)電解酸洗后，將鋼材取出，用水沖洗干凈，然后干燥，完成酸洗過程。

　　電解液中的表面活性劑既能夠加速電解進程，提高電解速度，同時又是一種良好的酸霧抑制劑，能夠抑制鋼材與電解液反應時產生的酸霧。

　　陽極電解酸洗法適用于Cr-Ni不銹鋼等高合金鋼。將浸入電解液中的鋼材作為陽極，鋼材表面氧化皮導電率較低，但存在相當多的小孔，電流可通過小孔導向基體金屬表面，低價氧化物Cr2O3被氧化成高價CrO3，易于溶入酸中，而變得疏松，同時陽極上產生的大量氧氣將氧化皮迅速剝離。但在高電流密度下基體金屬表面迅速處于鈍化狀態。

　　陽極電極反應式

　　2、采用陰極電解酸洗法，其工藝步驟為(1)將待處理的鋼材置于盛有電解液的電解槽中；(2)以待處理的鋼材為陰極，以常規鉛板為陽極，以直流電源為電解電源進行電解；(3)電解時的工藝參數和電解液的組成配比與陽極電解酸洗法所述的工藝參數和電解液的組成配比相同；(4)電解酸洗后，將鋼材取出，用水沖洗干凈，然后干燥，完成酸洗過程。

　　該陰極電解酸洗法適用于碳結鋼、碳工鋼、及碳素彈簧鋼等碳素鋼。將浸入電解液中的試樣作為陰極，電流可通過氧化皮小孔導向基體金屬表面，導致陰極表面氫離子放電，使難溶的高價氧化物Fe2O3和Fe3O4還原成低價的FeO和純鐵，產生體積變化，致使氧化皮疏松，同時在陰極表面生成的大量分子氫滲至氧化皮下使其迅速剝落，其反應式如下

　　3、陰陽極交替電解酸洗法，其工藝步驟為(1)將待處理的鋼材置于盛有電解液的電解槽中；(2)首先以待處理的鋼材為陰極，以常規鉛板為陽極，以直流電源為電解電源進行陰極電解酸洗，電解1-3分鐘后切換電流方向，即以待處理的鋼材作為陽極，以常規鉛板為陰極進行陽極電解酸洗；陰極電解酸洗法和陽極電解酸洗法交替一次即成。

　　(3)陰陽極交替電解酸洗法所采用的工藝參數和電解液的組成及配比與陽極電解酸洗法所采用的工藝參數和電解液的組成及配比相同。

　　(4)電解酸洗后將鋼材取出，用清水沖洗干凈，然后干燥，即完成酸洗過程。

　　該陰陽極交替電解酸洗法適用于含有Si、Cr、Mn、Mo等合金元素的中低合金鋼氧化皮的去除，其綜合了陰極電解酸洗法和陽極電解酸洗法的效果。試樣先經陰極電解酸洗，切換電流方向再經陽極電解酸洗，試樣表面經O2和H2的機械作用都加速氧化皮的剝落。

　　與現有技術相比，本發明具有如下優點第一，對去除合金鋼鋼材表面氧化皮效果顯著。

　　第二，去除氧化皮速度快，僅用1-5min即洗凈，滿足鋼材在線快速檢查表面的要求并提高了勞動生產率，降低了成本。

　　第三，電解過程金屬基體極少量溶解，損耗少。能客觀真實地反映鋼材表面質量狀況。

　　第四，設備設計合理、體積小，操作方便、安全，易于掌握。

　　第五，電解液導電性能好、適用性廣，且無環境污染。

　　第六，電解液消耗少，使用壽命長，成本低。

　　實施例采用本發明所述的陽極電解酸洗法、陰極電解酸洗法和陰陽交替電解酸洗法，分別對三批不同的熱軋鋼材進行去除表面氧化皮的處理。三個批次采用的酸洗方法類型、處理鋼號及規格、電解液成分及配比如表1所示。酸洗時的工藝參數如表2所示。

　　在實施例1和2的酸洗過程中，可觀察到鋼材表面上有大量氣泡產生，氧化皮成片剝落，2-3分鐘后氧化皮去除干凈，露出銀白色金屬本色的表面。實施例3中所處理的GCr15軸承鋼，其氧化皮較厚，難于去除，現有技術的電解液都不起作用，采用本發明所述的陰陽極交替電解酸洗法，陰極電解2分鐘，隨即切換電流方向，進行陽極電解1分鐘，氧化皮便被全部去除，露出金屬本色表面。表1實施例所采用的酸洗方法、處理鋼種類型及電解液組成配比

　　表2實施例鋼材酸洗工藝參數

　　權利要求

　　1.一種合金鋼鋼材表面氧化皮的去除方法，其特征在于采用陽極電解酸洗法，其工藝步驟為(1)將待處理的鋼材置于盛有電解液的電解槽中；(2)以待處理的鋼材為陽極，以常規鉛板為陰極，以直流電源為電解電源，進行電解；(3)電解時的工藝參數如下電流密度 80-300A/dm2電解液溫度20-50℃電解時間 1-5min；(4)電解液由硫酸水溶液和表面活性劑組成，其配比(重量％)為硫酸水溶液99.996-99.999％，表面活性劑0.001-0.004％；硫酸水溶液的配比(重量％)為硫酸15-45％，水55-85％；表面活性劑由十二烷基苯磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚和水組成，其配比(重量％)為十二烷基苯磺酸鈉 60-80％，烷基酚聚氧乙烯醚 5-20％，水為余量；(5)電解酸洗后，將鋼材取出，用水沖洗干凈，然后干燥，完成酸洗過程。

　　2.一種合金鋼鋼材表面氧化皮的去除方法，其特征在于采用陰極電解酸洗法，其工藝步驟為(1)將待處理的鋼材置于盛有電解液的電解槽中；(2)以待處理的鋼材為陰極，以常規鉛板為陽極，以直流電源為電解電源進行電解；(3)電解時的工藝參數和電解液的組成及配比與陽極電解酸洗法所述的工藝參數和電解液的組成及配比相同；(4)電解酸洗后，將鋼材取出，用水沖洗干凈，然后干燥，完成酸洗過程。

　　3.一種合金鋼鋼材表面氧化皮的去除方法，其特征在于采用陰陽交替電解酸洗法，其工藝步驟為(1)將待處理的鋼材置于盛有電解液的電解槽中；(2)首先以待處理的鋼材為陰極，以常規鉛板為陽極，以直流電源為電解電源進行陰極電解酸洗，電解1-3分鐘后切換電流方向，即以待處理的鋼材作為陽極，以常規鉛板為陰極進行陽極電解酸洗；陰極電解酸洗法和陽極電解酸洗法交替一次即成。(3)陰陽極交替電解酸洗法所采用的工藝參數和電解液的組成及配比與陽極電解酸洗法所采用的工藝參數和電解液的組成及配比相同。(4)電解酸洗后將鋼材取出，用清水沖洗干凈，然后干燥，即完成酸洗過程。

　　全文摘要

　　本發明屬于用溶液酸洗金屬材料領域。主要適用于去除合金鋼鋼材表面的氧化皮。本發明所述的方法包括陽極電解酸洗法、陰極電解酸洗法和陰陽交替電解酸洗法。電解參數:電流密度為80—300A/dm

　　文檔編號C25F1/00GK1267750SQ00102939

　　公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月16日 優先權日2000年3月16日

　　發明者吳惠然, 夏學良 申請人:大連鋼鐵集團有限責任公司