碳钢酸洗缓蚀剂应用研究

摘要

本应用研究报告系统对比了碳钢酸洗缓蚀剂维克乐®IR-90与竞品在不同酸液对不同型号碳钢基材的缓蚀性能，以期为工程选型提供数据支撑。

1 引言

在工业清洗中，酸洗是一种利用酸性溶液去除金属表面氧化层、锈蚀和污垢的核心工艺，广泛应用于金属加工、设备维护等金属表面预处理领域。然而，酸液在溶解垢层的同时也会对基体金属造成腐蚀损伤，带来设备维修、停产、产品报废等高额经济损失。因此，选用适宜的酸洗缓蚀剂成为平衡酸洗效率与金属基体安全的关键手段。

常见的酸洗体系有：无机酸洗液，如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸等；有机酸洗液有氨基磺酸、柠檬酸、酒石酸、羟基乙酸、草酸及螯合剂类型等有机酸。各种酸对金属的腐蚀（溶解）能力不同，用于清洗时对金属基材的适应性也不同。常见的酸洗溶液对金属基材的适应性如附表1。

碳钢作为工业清洗中的大类金属材料，开发高效的缓蚀剂产品对其基材的保护至关重要。本应用研究报告系统对比了碳钢酸洗缓蚀剂产品维克乐®IR-902与竞品在不同酸液对不同型号碳钢基材的缓蚀性能，以期为工程选型提供数据支撑。

实验部分

实验材料

金属基材：20号碳钢、45号钢；

缓蚀剂：维克乐®IR-902、竞品（各产品典型参数指标如下表2）；

表2 试验用缓蚀剂参数表

无机酸洗体系：10%HCl溶液、10%H₂SO₄溶液、10%H₃PO₄溶液、10%氨基磺酸溶液；

有机酸洗体系：3%柠檬酸溶液、3%柠檬酸铵盐溶液（pH=3~4）、10% EDTA溶液。

评价方法

配液：先将计量的缓蚀剂加入计量的水中，搅拌均匀配成0.3%水溶液。然后，将计量的酸液缓慢加入到上述缓蚀剂溶液中，搅拌均匀即可。

准备试验用试片，并按照HG/T3523进行处理。试片型号为20#碳钢、N80钢片、XT45钢片。

进行静态挂片测试腐蚀情况。

评价标准

腐蚀速率

式中：

V——腐蚀速率，单位mm/a；

m₀——试片前称重质量，单位g；

m₁——腐蚀实验后试片称重质量，单位g；

87600——计算常数；

S——试片表面积，单位cm²；

ρ——试片材质密度，单位g/cm³;

t——试验时间，单位h；

缓蚀率的计算

式中：

V0——未添加缓蚀剂后的腐蚀速率，单位mm/a；

V₁——添加缓蚀剂后的腐蚀速率，单位mm/a;

V₀——未添加缓蚀剂时的腐蚀速率，单位mm/a;

评价标准

基材腐蚀性试验评级标准如下表2。

表2 金属腐蚀性试验评级标准

注：摘自JB/T4323-2019《水基金属清洗剂》标准。

结果与分析

20#碳钢腐蚀结果分析

图1 不同酸液中，20号碳钢腐蚀速率比较图

图2 不同酸液中，缓蚀剂对20号碳钢的缓蚀率对比

20号碳钢属于低碳钢，韧塑性和焊接性好，可用于焊接结构件、管件、法兰、轻载齿轮/链轮、螺栓、低载轴类等。从图1，2数据显示，维克乐®IR-902缓蚀剂在各酸液的腐蚀控制效果优于竞品。在各酸洗液中腐蚀速率均低于1 g/(m².h)，缓蚀率均＞99%。基材表面评级为0级。说明该缓蚀剂具有广谱适用性，可用于控制这类碳钢的均匀腐蚀，提高清洗效率。

45号钢腐蚀结果分析

图3不同酸液中，45碳钢腐蚀速率比较图

图4 不同酸液中，缓蚀剂对45号碳钢的缓蚀率对比

45号碳钢属于中碳钢，具有较高的强度和硬度，可用于曲轴、主轴、齿轮、连杆、活塞销等承载件。图3，4数据显示，维克乐®IR-902除在盐酸酸洗场景中缓蚀效果弱于竞品，其余场景中均表现出更优的缓蚀效果，综合缓蚀率＞99%。基材表面评级为0级。说明该缓蚀剂能有效降低氢脆或过腐蚀风险，保护基材。

结论

维克乐®IR-902缓蚀剂可有效控制腐蚀，提高酸洗效率。产品具有以下特点：

广谱性：适用于各种有机酸和无机酸洗场景，并且清洗工艺窗口更宽；

适用场景：可用于酸洗除锈、工业设备循环清洗、开车前清洗、机加工短时浸泡清洗、高精密工业有机酸温和清洗、工件焊渣清除等场景。

附件

附表1 常见酸液对金属基材的适应性