专利名称：不锈钢酸洗液及使用方法
不锈钢酸洗液是一种连续多批量清洗脱除不锈钢或高合金钢及贵金属成品或半成品表面氧化皮，并能在成品表面获得白化效果的酸洗液，其使用方法是用该酸洗液多批量清洗脱除不锈钢等氧化皮的操作方法。
已有脱除不锈钢氧化皮并取得表面白化效果的酸洗液多是采用硝酸、氢氟酸的混合水溶酸洗液。这种酸洗液要有很好氧化作用而去除氧化皮，使得能有效连续多批量清洗并取得较低的清洗成本，硝酸的含量最好在35%左右。在清洗过程，产生大量的氮氧化物烟雾，而且硝酸、氢氟酸也要挥发空耗。一般采用硝酸含量为16～20%，但脱除氧化皮的效果不佳，清洗效率低、白化效果差，并同样产生氮氧化物烟气对环境及工人严重侵害。1991年8月7日中国发明专利申请公开说明书CN1053647A(申请号9011300.4)记载的不锈钢氧化层的化学脱除法，是采用氟硼酸及其盐、硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸、双氧水(过氧化氢)和水组成的脱除液。将不锈钢放入该脱除液，在30～60℃下处理10～40min。脱除液中的双氧水是可有可无，不起主要作用，并且在进行多批量脱除氧化层，双氧水含量如何确定没有说明。起主要作用的氟硼酸及其盐，取值范围太宽，在实际使用中，没有明确如何选定连续多批量清洗脱除氧化层的比例和操作方法。1983年5月4日本发明专利特许公开说明书JP5873777号记载的不锈钢酸洗方法，是在用硝酸、氢氟酸配制水溶液时，预先加入过氧化氢或高锰酸盐与产生的氮氧化物反应来防止氮氧化物烟气的生成。只说明了怎样防止氮氧化物的产生逸出，没有说明怎样的配比及使用方法能形成高效的酸洗液，给出的酸洗液不能进行多批量清洗不锈钢的氧化皮，并不能对成品产生很好的白化效果。具体的实例也没有说明各成份怎样的配比，能使得清洗效果比较好，使得各有效成分利用率较高。实例给出的酸洗液只能清洗一次(一批)工件，甚至一次没有清洗完就又要出现氮氧化物烟气。不能用于连续批量地清洗工件，如要进行多批量地清洗，就要再不断补入其中的某种成份，补入的成份很难掌握形成较合理的比例，各成份不能高效地配合生产清洗效果。因此清洗效率低，操作比较复杂，使没能有效产生作用的部分成份浪费。
本发明的目的在于保证消除氮氧化物的产生逸出和降低成本的前提下，提供一种各成份之间配比合理、互相稳定、能进行多批量有效清洗不锈钢等生产的酸洗液，提供一种使用该酸洗液进行多批量清洗脱除不锈钢等工件氧化皮并可产生白化的操作方法。
本发明的酸洗液是采用硝酸、氢氟酸、过氧化氢混合配制的水溶液，形成酸洗液。其中，硝酸的重量含量为8～15%，氢氟酸的重量含量为2～4%(3±1%)，过氧化氢的重量含量为2～4%(3±1%)，其余为水。由于此酸洗液采用了浓度在3%左右的过氧化氢，使过氧化氢在酸洗液中对不锈钢等氧化皮有较强的氧化能力，去氧化氧化皮中Fe+1、Cr+3氧化物及其组成物，形成高价的Fe+3、Cr+6，便于溶解去除。其氧化能力相当于高浓度(35%)的硝酸、(6%)氢氟酸酸洗液。硝酸不起氧化作用，只起溶解和白化作用，因此不会产生氮氧化物烟雾。这样硝酸重量含量只有8～15%，而且最好是9～12%，大大降低了酸洗液的成本。更主要是在这样低浓度硝酸、氢氟酸含量下，配合过氧化氢合理的含量，能连续使用该酸洗液进行多批量的高效清洗不锈钢工件氧化皮，而无需中途填加补入其中的成份。其多批量清洗效果同35%硝酸、6%氢氟酸的酸洗液的效果相同，脱除能力和白化效果都相同，并达到生产要求。在相同吨位酸洗液及工件状况条件下，本发明的酸洗液还能多清洗10～20%的工件。本发明的酸洗液配比合理，各成份同步起作用而逐步消耗，在逐次清洗消耗后，各成份之间还能形成较合理的含量比例，还能同时起清洗的效能，使后几次清洗有效地进行。最后都达到较低浓度，几乎都同时不再起作用而被排放。操作非常方便，极利于工业化生产应用。同时由于三种成份的配比相当，相互起着稳定性作用，在存放时不会出现相互反应、挥发空耗现象。形成的三种成份的其沸点较高，在清洗过程也不会产生硝酸汽、氟气及氟化氢气体的逸出。即使在通入100～110℃加温蒸汽的周围也无酸洗液挥发现象。由于过氧化氢选用了低于4%的浓度，不会在头几批清洗时反应过烈产生飞溅。
本发明的酸洗液清洗不锈钢的方法是用硝酸、氢氟酸、过氧化氢混合的水溶液多批量地浸泡清洗不锈钢工件。酸洗液选用了硝酸重量含量为8～15%、氢氟酸重量含量为3±1%、过氧化氢重量含量为3±1%、其余为水的配比。在用这种配比酸洗液多批量浸泡清洗过程中，随着清洗批量次数增加而逐步对酸洗液加温，逐步增加酸洗液的温度，以保证酸洗液在每次每批清洗过程各成份都能配合具有较高的效能，保证清洗效果。即使在已清洗多批工件，各成份含量都较低，并含有大量被溶解清洗的杂质条件下，还能有效发挥脱除氧化皮及白化表面的作用。对酸洗液的加温，主要是促进过氧化氢的氧化能力和其配合硝酸的白化表面能力。为了能准确地发挥酸洗液清洗能力，对酸洗液加温最好是逐级加热升温。一般是第一级热到40～50℃，第二级加热到50～60℃，第三级加热到60～70℃，第四级加热到70～80℃，当然如还便于加热的话，还可第五级加热到80～90℃来充分发挥酸洗液的清洗能力，以达到规定的清洗效果。这样能不断地保证各成份化学作用能力高效的充分发挥，特别是各成份配合清洗的能力充分发挥。同时这样准确掌握逐级加热升温，能有效防止加温不当，反应作用过于猛烈而发生喷浅沸腾，使酸洗液中有效成份逸出，造成不应有的浪费和污染。这样，在过氧化氢含量下降到0.2%时，还能有氧化能力，配合硝酸、氢氟酸清洗脱除氧化，对不锈钢表面白化。
本发明与已有技术相比，具有很强的清洗脱除氧化皮的能力，形成连续多批量高效地清洗不锈钢等工件，有效地去除氧化皮并白化表面;生产中清洗效率大大提高;酸洗液不但不产生氮氧化物烟雾，而且各成份配比相互稳定，在存放或使用时，不会产生挥发，不会对环境造成污染;在清洗过程逐步多级加热升温，酸洗液各成份能有效配合同步起清洗作用，脱除氧化皮的效果稳定高效，使各成份合理充分利用，增加了清洗工件的数量，大大降低了清洗成本。
下面结合实例进一步说明本发明。
例1用15%的硝酸、3%的氢氟酸、3%的过氧化氢、其余为水的重量百分比配制成水溶液的酸洗液。酸洗液总重量为5吨。第1次将13.92吨的半成品不锈钢管放入酸洗液浸泡清洗，1.5小时后清洗好取出。第2次将12.76吨的成品不锈钢管放入酸洗液中清洗，1.5小时后清洗好取出。这期间酸洗液的温度在40～50℃。第3次将8.5吨的不锈钢毛坯管放入酸洗液内清洗，同时将酸洗液逐步加热绳温到65℃，经2.5小时后清洗好取出。第4次将2.4吨的不锈钢油管放入酸洗液清洗，经2小时后清洗好取出。第5次将冷拨不锈钢管12.8吨放入酸洗液内清洗，同时将酸洗液加热到75℃，经15分钟后清洗好取出。由于加热蒸汽供应不足，不能再加热清洗而排放。这次酸洗液每吨成本897.34元，每吨清洗了8.642吨折成半成品的不锈钢管。每吨不锈钢管清洗成本为103.83元。
例2在酸洗槽内，将9%重量的硝酸、3%重量的氢氟酸、3%重量的过氧化氢配制成6吨的水溶液酸洗液。将6吨不锈钢管半成品放入酸洗液中浸泡清洗，1.5小时后清洗好取出。再将6吨成品不锈钢管放入酸洗液内清洗，1.5小时后清洗好取出。这段时间酸洗液的温度控制在50～60℃。再将20吨的不锈钢毛坯管放入酸洗液内清洗，同时不断将酸洗液加热到65℃，经过2.5小时后清洗好取出。再将23吨的不锈钢油管放入酸洗液内清洗，同时逐步将酸洗液加热到70℃，经3小时清洗好后取出。最后将4吨冷拨不锈钢管放入酸洗液内，经15分钟清洗好取出。如用6吨的35%硝酸、3%氢氟酸水溶酸洗液清洗，要比本发明酸洗液少洗23吨的不锈钢油管和4吨的冷拨管，而且每吨酸洗液成本为1078.75元。本发明这种酸洗液每吨成本只有767.18元，每清洗一吨半成品不锈钢管成本只为54.13元。
例3以10.65%重量的硝酸、3±1%重量的氢氟酸、3±1%过氧化氢(H2O2)、其余为水的酸洗液6.3吨加入清洗槽内。在清洗头18.31吨半成品不锈钢管时，槽内温度保持在40～50℃。在又清洗21.58吨半成品不锈钢管时，槽内温度保持在50～60℃。在槽内温度保持在60～70℃条件下又有效地清洗了15.64吨半成品不锈钢。在槽内温度保持在70～80℃条件下再有效地清洗18.84吨半成品不锈钢。在槽内温度保持在80～90℃条件下还清洗了14.58吨的半成品不锈钢管。清洗出的半成品不锈钢管氧化皮都有效去除，并在表面形成了达到标准的白化(纯化)层。每吨不锈钢管清洗成本只有54元多。每吨酸洗液成本只有不到768元，每吨酸洗液可有效地清洗14.173吨半成品的不锈钢管。
权利要求
1.一种不锈钢酸洗液为硝酸、过氧化氢、氢氟酸的混合水溶液，其特征在于硝酸的重量含量为8～15%，氢氟酸的重量含量为2～44%，过氧化氢的重量含量为2～4%。
2.根据权利要求1所说的酸洗液，其特征在于硝酸的重量含量为9～12%。
3.酸洗液清洗不锈钢的方法是用硝酸、氢氟酸、过氧化氢的混合水溶酸洗液多批量地浸泡清洗不锈钢工件，其特征在于硝酸的重量含量为8～15%，氢氟酸的重量含量为3±1%，过氧化氢的重量为3±1%，随着清洗批量次数的增加，而逐步对酸洗液加温。
4.根据权利要求3所说的清洗不锈钢的方法，其特征在于逐步对酸洗液加温是第一级加温到40～50℃，第二级加温到50～60℃，第三级加温到60～70℃，第四级加温到70～80℃。
5.根据权利要求4所说的清洗不锈钢的方法，其特征在于第五级加温到80～90℃。
6.根据权利要求3或4或5所说的清洗不锈钢的方法，其特征在于酸洗液的硝酸重量为9～12%。
全文摘要
不锈钢酸洗液及使用方法是一种清洗脱除不锈钢或某些高合金钢及贵金属表面氧化皮，并能获得表面白化效果的酸洗液，使用该酸洗液清洗脱除氧化皮的操作方法，酸洗液为硝酸含量8～15％、氢氟酸含量2～4％、过氧化氢含量2～4％的水溶酸洗液，用酸洗液多批量浸泡不锈钢工件，并随着清洗批量的增加而逐步对酸洗液加温，能连续高效地多批量清洗不锈钢，保证不产生氮氧化物烟雾，并降低成本。
文档编号C23G1/08GK1079009SQ9311102
公开日1993年12月1日 申请日期1993年4月1日 优先权日1993年4月1日
发明者张志鑫, 孙以光 申请人:大连得胜无缝钢管厂