酸溶液的性质及在金属表面污垢处理中的应用

酸溶液的性质及在金属表面污垢处理中的应用

酸是处理金属表面污垢最常用的药剂。酸是一种电解质，它在水中电离时，产生的阳离子都是氢离子。但各种酸在水中电离出的氢离子浓度不同。常用溶液的pH值来表示溶液的酸度或碱度。在相同浓度下，酸溶液的pH值越小，其酸性越强。

硫酸

硫酸是三氧化硫的水合物，是一种无色粘稠液体，含量可达100%。当三氧化硫溶于100%的硫酸时，得到一种棕色油状液体，称为发烟硫酸。清洗时通常使用含量为98%或以下的硫酸溶液。

稀硫酸易与钢发生反应，产生氢气。常温下，60%以上的硫酸会在钢表面形成钝化膜，使钢具有耐腐蚀性；当浓度在93%以上时，即使加热到沸腾状态，也几乎不腐蚀钢。铅则与钢相反，能溶于浓硫酸，但对稀硫酸有很好的耐腐蚀性。其他金属与硫酸的反应如下。

铝：易溶于10%硫酸，但在80%以上的硫酸中耐腐蚀。

锌和镁：易溶于各种浓度的硫酸。

锡：仅耐稀硫酸的腐蚀。

镍：常温下耐80%以下硫酸腐蚀。

铬：能被浓硫酸氧化而生成钝化膜，所以不被浓硫酸腐蚀。含铬的18-8铬镍钢在常温下与硫酸接触也会生成耐腐蚀的氧化膜而钝化，但加热时会被腐蚀。

铜：由于金属活性差，不能取代酸中的氢离子，所以一般不被硫酸溶解，只有在与浓硫酸加热的情况下氧化铜，才能被硫酸溶解。

盐酸

盐酸是氯化氢气体的水溶液。在15℃时，氯化氢在水中的溶解度最大，可生成42.7%的盐酸。市面上出售的浓盐酸为37.2%。盐酸与硫酸一样，是一种廉价的强酸，在金属清洗中应用广泛。与硫酸不同，盐酸易挥发，在40℃以上使用时，氯化氢气体会从盐酸溶液中挥发，造成使用困难。

盐酸和金属反应生成的氯化物一般水溶性很大，但盐酸和卤化物都对金属有腐蚀作用，使用时要小心。盐酸对各种金属的腐蚀作用如下。

镁、锌、铬、铁：易被盐酸腐蚀。

铅：对浓度20%以下的盐酸有一定的抗腐蚀能力。

锡和镍：在室温下对稀盐酸有一定的抗腐蚀能力，但在氧化性气氛中会慢慢腐蚀。

18-8铬镍不锈钢：对许多化学品有良好的耐腐蚀性能，但会被盐酸腐蚀。

铜：仅在氧化条件下才会被盐酸腐蚀。

硝酸

工业上用的浓硝酸是65%的水溶液，与硫酸、盐酸并列为三大常用强酸，应用十分广泛。硝酸是一种易挥发、易分解的酸，在光、热或某些化学物质作用下易分解，释放出二氧化氮和氧气。

硝酸分解时产生的原生氧具有强氧化性，这是硝酸的重要特性。因此，硝酸除了对贵金属（如金、铂等）外，对许多其他金属也有很广泛的溶解度。由于硝酸的这种特性，在清洗除金属表面污垢时，它不仅能氧化分解有机污垢，还能在某些金属表面形成一层致密的氧化膜，保护金属不受腐蚀。但要注意，硝酸分解产生的棕红色二氧化氮气体有剧毒，使用时要十分小心，并在通风良好的环境中操作。

1份浓硝酸和3份浓盐酸的混合液称为王水，王水是一种强酸，有很强的腐蚀能力，能溶解金、铂等贵金属。各种金属对硝酸的抗腐蚀能力如下。

镁和锌：容易腐蚀和溶解。

锡和铅：易被稀硝酸腐蚀和溶解。

铝：高纯度铝在形成氧化膜并经钝化处理后，在室温下对稀硝酸和浓硝酸均具有耐腐蚀性。

铬：与铝类似，与冷的浓硝酸反应生成致密的氧化膜而被钝化后，不再被硝酸腐蚀和溶解。

钢铁：在浓硝酸溶液中生成氧化亚铁膜，有良好的耐蚀性，但易溶于稀硝酸。

镍：不耐硝酸。

铜：由于它被硝酸氧化生成氧化铜，所以能被一切浓度的硝酸溶解。

18-8铬镍不锈钢：在80℃以下，耐各种浓度的硝酸腐蚀。

磷酸

纯磷酸是无色透明固体，工业上用的浓磷酸是85%～90%的水溶液。与以上三种无机酸相比，磷酸的酸性较弱，甚至比氨基磺酸、草酸等有机酸还要弱。磷酸的许多正盐，除钾盐、钠盐、铵盐外，不溶于水，而磷酸的酸式盐的溶解度随酸性的增加而增大；如Ca3(PO4)2不溶于水，微溶于水，而Ca(H2PO4)2则溶于水。

除钢铁表面锈蚀时，通常采用15%～20%的磷酸溶液，温度控制在40～80℃范围内。磷酸与其他强酸并用时，起缓冲剂的作用，控制溶液的pH值，保持稳定。各种金属对磷酸的耐蚀性如下。

锌和镁：易溶于磷酸。

铝：对60℃以下，特别是20℃以下的磷酸溶液有一定的抗腐蚀性能。

锡和铅：对稀磷酸溶液有一定的抗腐蚀能力。

铬：对磷酸有很好的抗腐蚀性能，特别是表面生成的氧化膜能保护内部不受腐蚀。

钢铁：有轻微腐蚀性。经适当浓度的磷酸溶液处理后，钢铁表面形成一层防锈的磷酸铁表面膜，提高了耐磷酸腐蚀的能力。

18-8铬镍不锈钢：常温下对70%以下磷酸有良好的耐腐蚀性能。

氢氟酸

氢氟酸与盐酸类似，是氟化氢气体溶解于水形成的溶液。市面上出售的氢氟酸一般为30%~60%，属于弱酸，其酸性强度与有机酸中的甲酸相似。氢氟酸最大的特点是能与二氧化硅发生剧烈反应，将其溶解。二氧化硅对其他所有无机酸都很稳定，耐腐蚀。氢氟酸与二氧化硅反应时，会产生挥发性气体。

SiO2+6HF===↑+2H2O

由于氢氟酸能与硅的化合物发生反应，所以在玻璃、半导体硅的腐蚀清洗和酸洗中起着重要作用。但需要注意的是，无水氟化氢气体对二氧化硅的反应能力很低，无水液态氟化氢对玻璃和金属的腐蚀作用也很小。

氢氟酸有剧毒，对人体有腐蚀性，操作时要小心谨慎，戴橡胶手套、防护口罩或面罩。防止氟化氢气体在环境中扩散。设法用氢氧化钠溶液吸收扩散到空气和水中的氟化氢，然后与钙盐反应生成不溶性的氟化钙沉淀进行回收。

氢氟酸铵的作用比氢氟酸要温和，各种金属对氢氟酸的耐腐蚀性能如下。

镁：在5%的水溶液中，表面会形成一层氟化镁保护膜，抵抗腐蚀。

铬、铝、锌：容易腐蚀。

镍：在60%的溶液中，形成氟化镍保护膜，具有耐腐蚀性能。

铅：在表面形成不溶性的氟化铅，几乎不会被腐蚀。

钢铁：低浓度时可腐蚀钢铁，70%以上的氢氟酸溶液在钢铁表面形成三氟化铁保护膜钝化层，使钢铁不再受腐蚀。

18-8铬镍不锈钢：在氢氟酸溶液中缓慢腐蚀。

铬酸

铬酸是三氧化铬的水溶液，在水溶液中，铬酸和重铬酸之间存在平衡关系，其反应式如下：

CrO3+H2O===

===+H2O

在强酸性条件下生成的重铬酸（）具有强氧化性，常与硝酸一样用作氧化剂。除能与某些金属发生反应，形成稳定的钝化保护膜外，还常在金属电镀前的清洗工序中用作氧化性酸，除去油污杂质。

需要注意的是，铬酸是一种剧毒酸（主要是六价铬离子的毒性），它的使用往往要求在完全密闭的系统中。

各种金属与铬酸接触后，大多会生成相应的铬酸盐，由于这些铬酸盐的保护膜，使金属钝化而不被腐蚀。

具有这种特性的金属包括铝、锌、镁、铅、铬等。

钢与铬酸反应还会形成铁铬酸盐保护膜，使钢变得钝化，不被腐蚀；

18-8铬镍不锈钢也具有良好的耐腐蚀性能；

只有锡和镍会被铬酸缓慢腐蚀。

资料及图片来源于网络，如有侵权请联系删除。

天岳新材料

长按扫描二维码