Trawienie chemiczne stali

galwanizernie • 15 Kwiecień 2017

W celu usunięcia produktów korozji znajdujących się na powierzchni elementów stalowych stosuje się najczęściej roztwory kwasów nieorganicznych lub ich mieszaniny. Do najpowszechniej stosowanych kwasów należą kwas solny(chlorowodorowy) i kwas siarkowy.

W celu szybkiego i równomiernego rozpuszczenia różnych tlenków żelaza (zwłaszcza zgorzeliny, która składa się z trzech warstw tlenkowych) zaleca się zastosowanie roztworu kwasu solnego przygotowanego przez wymieszanie równorzędnych objętości kwasu z wodą, czyli w stosunku 1:1. Po tym procesie należy dokładnie wypłukać elementy w zimnej wodzie, najlepiej w podwójnej płuczce w celu usunięcia jonów chlorkowych, które są główną przyczyną powstawania korozji podpowłokowej. Czas potrzebny do całkowitego wytrawienia powinno ustalać się każdorazowo, w zależności od stanu elementów, choć jest to tylko możliwe na galwanizerniach ręcznych, gdzie obsługa sama ustala czasy poszczególnych procesów. W przypadku galwanizerni automatycznych z góry ustalonymi czasami w poszczególnych procesach należy stosować dla silnie skorodowanych elementów trawienie wstępne z odtłuszczaniem tzw. bejca. Jest to roztwór kwasu solnego z wodą 1:1 z dodatkiem substancji odtłuszczających. Po zanurzeniu stalowych elementów w roztworze należy czekać około 20-30 minut, aby całkowicie rozpuściły się tlenki żelaza i tłuszcze. Następnie należy dobrze wypłukać detale w roztworze węglanu sodowego i zawiesić na zawieszki. Dzięki takiemu zabiegowi wstępnego przygotowania oszczędzamy czas w linii produkcyjnej oraz zmniejszamy bardzo znacznie zużycie odtłuszczań i kwasów.

Kolejnym kwasem stosowanym do procesów trawienia stali jest kwas siarkowy o stężeniu 10-20%. Jego możliwości trawiące są gorsze w porównaniu z kwasem solnym, gdyż wytrawia skorodowane powierzchnie nierównomiernie, dodatkowo jeszcze nawodorowując je, przez co przyczynia się do powstawania kruchości wodorowej. W związku z tym, że kwas siarkowy doskonale rozpuszcza warstwę tlenkową bezpośrednio przylegającą do podłoża (FeO), powinno się go stosować raczej jako kolejny etap trawienia, po trawieniu w kwasie solnym lub jako aktywator przed położeniem pierwszej powłoki galwanicznej.

Należy zdawać sobie sprawę z faktu, że na szybkość reakcji, w czasie której rozpuszczane są tlenki żelaza wpływ mają takie parametry jak:

  • Temperatura trawienia Wraz ze spadkiem temperatury spada wydajność procesu, dlatego gdy temperatura zimą spada na galwanizerni należy dogrzewać kwasy do temperatury powyżej 15°C
  • Stężenie i rodzaj kwasu Wraz ze spadkiem stężenia kwasu maleje efektywność procesu, zaleca się zatem regularne uzupełnianie strat świeżym, stężonym kwasem
  • Stężenie jonów żelaza W trakcie trawienia wzrasta stężenie jonów żelaza, co jest przyczyną znacznego zwolnienia reakcji w procesie. W przypadku kwasu solnego ilością graniczną po przekroczeniu której efektywność trawienia jest znikoma to 120 gram jonów żelaza na 1 litr, dla kwasu siarkowego wynosi 90 gram jonów żelaza na 1 litr.

W celu hamowania reakcji rozpuszczania żelaza z wytrawianych elementów stosuje się dodatek inhibitorów trawienia, dzięki którym udaje się prawie całkowicie zatrzymać roztwarzanie stali. Dzięki stosowaniu inhibitorów trawienia zmniejsza się wydatnie ilość wprowadzanych jonów żelaza, dzięki czemu zmniejsza się zużycie kwasu (ponieważ nie zużywa się w niepotrzebnych reakcjach), zmniejsza się wydzielanie wodoru, co ogranicza wystąpienie kruchości wodorowej. Wszystkie opisane korzyści doprowadzają w rezultacie do przedłużenia żywotności kwasu i rzadszą jego wymianę.