金属表面除锈

金属表面除锈的作用与方法

深圳雷邦磷化液工程部编辑

摘要：在工业发达国家，每年因锈蚀所造成的直接经济损失约占国民经济生产总值的1%-4%，远远超过每年因地质等灾害所造成的损失。因此，金属表面除锈的意义重大。

一、金属表面除锈的作用

1. 镀件镀前除锈的作用

电镀的前处理是电镀工艺中非常关键的一步，基体材料表面镀前除锈处理的好坏直接影响到镀层的质量，所以应给予电镀前除锈处理相当的重视。

对于通过电镀形成的金属镀层，不管品种和性质如何，人们对它们都有一些共同的要求，这些要求大致有以下几方面。

①镀层应结构致密、表面光滑平整，有的甚至要求具有一定的光亮度。致密无孔的镀层，不仅有利于防护基体金属免遭腐蚀，有可能在较长的时间内保持着镀层的良好装饰性外观，而且可以更有效地发挥镀层所具有的各种功能。

②在基体的不同部位上，镀层厚度要均匀，或者是基体表面各部位镀层厚度的差异要尽可能地小。为了保证制品及零件的使用寿命，这一要求十分重要，否则，在遭受腐蚀或磨损时，镀层最薄的部位会首先露出基体材料，致使整个制品和零件提前报废。

③镀层与基体材料间的结合必须是牢固的，不允许出现镀层起皮、鼓泡等现象。与基体结合不牢固的镀层，根本没有任何的使用价值，即使镀层并没有从基体材料上脱落，在使用过程中这种镀层的性能也是很靠不住的。

为了满足镀层上述3项最主要的基本要求，必须对被镀的制品及零件表面的镀前处理工序给予足够的重视。

在电镀产品实际的质量检验中，常常会发现局部镀层脱落、鼓泡或花斑以及局部无镀层等现象，究其原因，大多数情况下都是由于基体材料镀前处理不良造成的。电镀是发生在被镀基体材料与镀液相接触的界面间的电化学反应。为了确保电镀层的质量，与镀液相接触的被镀零件表面必须是基体材料本身，被镀零件表面不能有锈蚀产物膜层存在。这样，基体材料表面才能很好地被镀液所润湿，镀出的金属才能与平整光滑的基体材料表面牢固结合。可见，电镀前金属基体材料表面的除锈前处理准备工作的重要性是毋庸置疑的。

2. 涂装前除锈的作用

除锈的目的是使被涂物表面光滑、清洁，增加涂料与被涂表面的附着能力，充分发挥涂料抵抗腐蚀因素的能力。具体表现在如下方面。

(1) 除锈质量直接影响涂膜的附着力达到优良除锈质量的被涂物表面，可获得清洁的、有一定粗糙度的被涂物表面，有利于涂膜的形成和良好附着。喷砂、喷丸和高压水磨料射流除锈工艺，可使被涂工件表面获得底材与涂层形成最佳附着力的40-75μm的粗糙度。除锈质量不好，是引起涂层脱落和剥离的主要原因。

(2) 除锈质量直接影响磷化等工艺磷化膜是不能在氧化皮和锈层上生长的，所以彻底除锈是磷化的必要条件。在各种除锈方法中，强酸除锈(酸洗)对磷化的影响程度最大，因为酸洗时间过长，工件表面会出现过腐蚀，表面粗糙，磷化膜结晶就会过于粗大多孔;反之，强酸除锈时间过短，工件表面活化不够，同样使磷化膜结晶粗大。除锈质量的高低，对于获得密集活化点、形成致密的磷化膜有着重要作用。

3. 金属表面转化膜处理前的除锈作用

通常状态下，金属表面自然形成的氧化皮及锈蚀产物的结构是疏松的，同时夹杂着有

害的杂质，对金属本身的保护作用较弱，甚至起不到防护作用。

在对金属表而进行化学或电化学转化膜处理(阳极氧化、钢铁氧化、不锈钢钝化氧化等)前，一也必须除去其表面的氧化皮及锈蚀产物，使新鲜的金属基体暴露出来，以便形成均匀、致密、与基体金属结合良好、防护性能优良的化学或电化学转化膜。

此外，金属表面转化膜处理前的除锈，能够清除金属表面的杂质，避免杂质对转化膜处理溶液的污染，提高处理溶液的使用寿命。

二、金属表面除锈的常用方法

金属表面除锈的方法很多，对于不同种类的金属材料，其表面的锈是不同的，因此其除锈的方法也各不相同。另一方面，不同的表面工程技术，如电镀、涂装等，对于表面除锈的要求也是不同的。因此，实际选择除锈方法的时候，要根据金属材料的种类及具体表面工程的要求选择合适的除锈方法及工艺。常用的表面除锈方法有化学浸泡法、超声波法、电化学除锈法、机械法以及手工除锈法等。

1. 化学浸泡法

化学浸泡法除锈是将金属工件浸泡在相应的除锈溶液中，利用溶液中的酸、碱等化学物质与工件表面的氧化皮及锈蚀产物等的化学反应，使氧化皮及锈蚀产物等溶解到溶液中，从而起到除锈的目的。

化学浸泡法是小型工件常用的除锈方法，除锈速度快、效果明显，尤其对于形状复杂的零件，可以除去一些内孔、内腔等死角处的锈蚀。由于化学浸泡法要将工件浸泡在溶液中，因此对于一些大型结构、设备的除锈，不能够采用这种方法。

在选用化学浸泡法除锈时，还应该注意根据不同的材料种类，比如钢铁、铝合金、铜合金、镁合金等不同的材料选择合适的除锈溶液，甚至同一类的材料，合金元素不同，其除锈溶液的组成也有区别。另外，为了防止金属材料基体的过腐蚀，在除锈溶液中，往往需要添加一定种类及含量的缓蚀剂。

2. 化学浸泡加超声波法

在化学浸泡法除锈时，如果同时引人超声波，能够提高除锈的速度与效果。利用超声波振荡的机械能使除锈液中产生无数的小气泡，这些小气泡在形成、生长和闭合时产生强大的机械力，使工件表面的氧化皮、锈蚀污垢迅速脱离，从而加速除锈过程，使除锈更彻底。

加超声波除锈对处理形状复杂，有微孔、盲孔、窄缝以及除锈要求高的零件更为有效。复杂的小零件可采用高频率低振幅的超声波;表面较大的零件则使用频率较低(15-30kHz)的超声波。

3. 电化学法

在化学浸泡法除锈时，如果同时加入电流，同样能够提高除锈的速度与效果。借助于直流电(也可以用交流电)，金属工件既可以在阳极上加工，也可以在阴极上加工。在电化学除锈时，电极上所发生的过程的实质，是当金属工件作为阳极进行电化学除锈时，氧化皮的除去是借助于金属的电化学和化学溶解，以及金属上析出的氧气泡的机械剥离作用进行的。当金属工件作为阴极进行电化学除锈时，氧化皮的除去是借助于猛烈析出的氢对氧化物的还原和机械剥落作用进行的。

4. 机械法

机械除锈(包括喷砂、喷丸、高压喷射等)是广泛采用的较为有效的除锈方法，特别是对于大型结构、设备的涂装前处理，采用机械除锈的方法除锈效果好、效率高。

5. 手工除锈法

手工工具除锈是一种最原始的除锈，俗称“拷铲”，意即用敲诱锤拷去厚的锈蚀物，用刮刀铲去薄的锈层。手工除锈的除锈效率和质量低下，操作环境恶劣，劳动强度大，一般只能除去疏松的铁锈和失效旧涂层，也不能除去所有的氧化皮。

另一方面，手工除锈工艺简单，费用低廉，故适用干小面积除锈，如室外设备、管路外壁、栅栏的一般防腐蚀工程，特别是工业厂房、钢结构等无法采用机械除锈的情况。

手工除锈时，还可以借用一些小型的机械工具。小型机械工具主要指用电(多为220V)或高压空气(0.4-0. 6MPa)为动力的小型电动或风动除锈工具。小型机械工具除锈的效率比普通的手工除锈有很大的提高，大约是手工除锈效率的4 - 6倍。