[發明專利]鋼材的電解除銹方法及其除銹產物

無效

• 申請號: 201310524136.8
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104419972A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 周泰隆;陳志雄
• 申請（專利權）人: 廣泰金屬工業股份有限公司
• 主分類號: C25F1/06
• 分類號: C25F1/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾

技術領域

本發明是關于一種鋼材的電解除銹方法，特別是指一種將水溶液狀態的電解處理劑維持于適當的酸堿度(pH值)，在電解過程中，使鋼材的生銹部或電解所產生的金屬離子化合物形成沉淀物并加以移除的方法。

背景技術

鋼材的生產過程所包括的退火、淬火、焊接、鍛造及熱處理過程，會使鋼材表面產生一層不期望的生銹部位（生銹部），其為黑色氧化物質，即是一般所稱的「銹皮」。不銹鋼表面的銹皮成分包括NIO₂、Cr₂O₃、FeO·Cr₂O₃、FeO·Cr₂O₃·3Fe₂O₃等致密的尖晶石型氧化物，與鋼材結合得相當牢固。高合金鋼含有更高比例的鎳和鉻元素，其銹皮與鋼材間的結合更為緊密。銹皮的存在不僅影響鋼鐵表面品質，同時會對后續的加工效果及成品品質產生不良影響，因此必須去除。

目前，如碳鋼、不銹鋼及高合金鋼等鋼材一般采用酸洗方法去除銹皮，利用酸將不銹鋼表面的銹皮溶解，使銹皮與鋼材分離。具體的作法是在60至75℃環境下，以硝酸(HNO₃)及氫氟酸(HF)的混合物作為酸洗液，進行酸洗約15至30分鐘。

然而，酸洗液所含的氫氟酸為管制品，酸洗后銹皮落入酸洗液中并逐漸溶解，使得酸洗液因含有高濃度的鐵、鉻及鎳等重金屬離子而必須更換。酸洗廢液需進行特殊處理將重金屬離子去除，但即使是經處理后的酸洗廢液仍無法再使用；目前是采用酸堿中和法使酸洗廢液中含金屬離子的污泥沉降，分離并固化干燥后再以掩埋法處理，但可供掩埋的區域有限，且勢必造成土壤污染。

此外，含硝酸的酸洗液于使用過程中會產生氮氧化物(NO_x)，如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。雖然于酸洗液中添加如過氧化氫(H₂O₂)等氧化劑有助于降低硝酸的使用量并減少氮氧化物生成，但仍無法解決酸洗廢液所造成的污染問題。

由上述可知，酸洗液本身及其廢液對環境及人體健康皆造成重大危害，因此，目前有人以環保綠色技術做為目標，開發降低酸洗液使用量的去除銹皮的方法。例如采用機械除銹或較安全的電解除銹工藝。

一般鋼鐵機械除銹采用噴砂、研磨或刷磨方式。大部分文獻和專利提到鋼鐵機械除銹的特征分為兩步驟。首先利用銹皮不具有延伸性的特點，以機械力將鋼鐵材料施以少量變形。例如壓延、拉伸或扭曲，讓銹皮與鋼鐵基材之間產生位移，減弱銹皮的附著性，再以化學/電化學方式去除殘留在鋼鐵表片的鐵粉。

電解除銹的陽極電解可讓銹皮中氧化物反應形成易于溶解于電解液中的形態，或溶解氧化銹皮中所包含或銹皮下的金屬態物質以便于除銹。電解除銹可分為酸性電解、鹽浴電解和中性電解除銹。酸性電解除銹處理較厚且局部分布的銹皮時可以降低針孔腐蝕的問題。鹽浴電解除銹效率高且除銹后的底材光亮，但較難操作且成本高。

一般所采用的硫酸鈉電解液條件如硫酸鈉，或于硫酸鈉電解液中添加少量HF、HCl或HNO₃?；螂娊膺^程中，先將表面氧化銹皮中Cr₂O₃及(FeCr)₃O₄氧化成溶解性佳的6價鉻，銹皮中部份金屬成分也會被電解溶出，此時氧化皮生成孔洞，材料表面于電解所產生的氣體可以將此松散的銹皮剝離。

電解除銹過程部分鋼鐵材料會溶解以致電解液中的金屬離子濃度升高，以致必須更換電解液，造成廢棄電解液處理的問題，尤其是處理含有6價鉻的電解液更是一項嚴重的環保問題。已知的電解液處理及回收的技藝包括結晶法、電解法、離子交換法、溶劑萃取法、噴霧干燥法、烘培法或這些方法的組合。以下列出相關專利的簡要說明。

歐盟第EP?0931860?A1號專利申請案使用結晶器移除電解液中的金屬離子以延長使用壽命。