鋼鐵酸洗劑測量方法

A. 目前國際上比較認可的重金屬的測量方法有哪啊

看到論壇上很多人詢問關於如何檢測鍍層中的重金屬元素的方法，感覺大家都沒什麼方向，為了國內RoHS測試技術的發展，就把自己的一些經驗和同好們一起分享。
首先這些方法都不是標准方法，具我所知國際上還沒有任何一部相關的測試標准出台。ISO3613是專門針對鋼鐵基材上的鋅鍍層中的六價鉻離子進行測試，它本身就不是做的金屬元素，而且對基材和鍍層都有特別的限制，所以不予討論。由此可見國際上對鍍層中重金屬元素的測量還沒有好的解決辦法，再次證明了RoHS指令的不科學性，我們再不能隨其起舞，盲目跟從了。

我提供的這些方法，其多多少少都還有些自身不完善和不合理處，但是至少是個方向吧。希望大家能夠共同討論，一起予以改善，不要只是照抄國外的那些垃圾方法。說句老實話在工業測試方面我國的能力絕不比西方國家差，至少咱們建國後老毛搞的三十年工業化不是白搞的，要不原子彈炸不了，衛星也上不了天。

閑話少說下面開始正題
鍍層測試問題很復雜，首先你要清楚的了解RoHS和IEC相關指令的要求和客戶產品的用途及其鍍層在產品用途中的必要性。具我所知RoHS是規定要基材和鍍層都主要以金屬元素組成，如氧化膜、磷化層、鈍化層和其他有機物膜都不算是鍍層測試。當然鍍層材料可以是各種混合鍍液，並不一定是單一的金屬元素，但必須主要是金屬元素。另外達到一定的厚度才算是鍍層，我和同事私下議論的結果為，如果某產品基材是含鉛很高不符合RoHS標准，但其為了逃避RoHS在表面做些鍍層處理的話就是合格了。這其實在RoHS要求中也是合法、合理的，因為RoHS本來就是為了保護環境，要求生產商對產品做些環保處理。你可以選擇不使用含Pb材料，也可以選擇特殊處理使產品中的重金屬不污染環境就可以了，特別是某些產品用途需要用到Pb等的情況。如鉛黃銅等，在歐盟還未將其豁免時，我們就曾經建議客戶使用這樣的方法。
說到鍍層測試的話，我曾經有過專門的研究，測試中遇到的情況更是非常復雜，我就隨便說說看。
首先要清楚RoHS對樣品取樣的要求，既鍍層必須是可從基材剝離的，而且是要用物理手段予以剝離。大家可能會有疑問，不清楚的可以去看下RoHS取樣要求，這里我不多做解釋了。
這樣一來用化學法溶解鍍層進行測試看起來是不合乎RoSH規定了，但其實不然。因為用酸溶解鍍層其實已經是樣品前處理既溶樣的過程了，而且RoHS中並沒有規定樣品前處理即溶樣的程度（如全消解或何為全消解），也沒有清晰規定製樣和前處理的界限。所以說做RoHS除了要對標准指令有了解外，還要有很好解讀它的能力，至少要給客戶一個合理的解釋。
繼續說。
要測試的話，客戶必須提供的信息有鍍層厚度、鍍層的主要成分比例、鍍層材料的密度、基材的主要成分比例、基材的密度。請注意鍍層和基材都可能是多元素多成分組成，知道其主要成分對所用酸的選擇很有意義。而鍍層也是一樣，各種不同成分的鍍層其密度都不同，對最後的計算結果影響很大。單一的鍍層元素其密度可以查得到，但事實上各家公司所用的鍍層都是多元素的不同配比，所以為保險起見應由客戶提供，而不應該自以為是的用單一元素密度計算。一句話要測試鍍層首先得先對當今鍍層技術有所了解，否則盲人摸象，根本就是瞎搞。
測試方法主要有多種：
第一種用合適的稀酸溶解鍍層，此方法比較像很多微電子和金屬行業用的酸洗法。樣品要先用水或者酒精洗凈，放入烘箱中烘乾，然後再放入乾燥器中冷卻至室溫，然後稱重記錄。首先選擇合適的酸很重要，如果基材主要成分是銅，鍍層主要成分是錫，那就要選擇稀鹽酸較好。但前面說了鍍層和基材都可能是合金的多元素，所以測試之前還應該先多做試驗，來確定合適的酸（可用混酸），合適的濃度，酸洗的時間等。原則上反映速度越慢越好，溶解的厚度則要適中，太多了容易溶解到基材，太少了缺少代表性。樣品要同時、同條件下做三樣以上，注意盡量保持同步。溶解樣品到一定時間後，用特殊材料的夾具取出，然後用比原來更稀的酸清洗樣品表面，最後再用純水清洗多次保證無殘留。樣品放入烘箱中烘乾，然後再放入乾燥器中冷卻至室溫稱重，要和原來使用同樣一台天平。溶液蒸到一定的體積，建議20ml左右，然後洗入50ml容量瓶待測。因為溶解下的鍍層較少，所以其中含量肯定也較低，所以建議用ICP-MS來測量，可得到較好的精度。注意如把溶液體積控制的少些，那ICP和AAS也可以測試，但溶液少，第一洗凈定容困難，很容易造成人為的損失。第二過少的體積，過大的酸度容易造成某些鍍層主元素如錫在某些酸酸度高的情況下產生沉澱。最後溶解樣品前重量—溶解後重量=溶解的鍍層重量。再結合鍍層密度和儀器讀數就可以計算出各元素在鍍層中的含量。
此方法操作難度較大，流程很長，而且受樣品形狀的影響很大（曾經做過電子元氣件的針腳等，很細小的部件）。最主要是原理上不夠科學，因為你無法確定有沒有溶到基材。不能科學的判斷是其致命傷，本來考慮在溶解液中加入可確認是否溶到基材的指示劑（滴定和某些分析中採用的指示劑，用變色來顯示某些物質的出現），但因為有更適合的方法，所以此方法已經放棄，不再開發。

第二鍾方法理論上更科學，至少我覺得可以避免我們檢測上不科學、不合理的問題。是使用物理剝去鍍層，但並不是測試剝去的鍍層部分，因為你根本沒辦法准確判斷剝離的完全是鍍層部分，很可能會帶到基材，而且還會有機械工具可能產生的污染問題。
原理上先連鍍層和基材測試整個材料的含量，然後再測試除去完全鍍層（可以剝掉些基材，無所謂）的基材中所含的含量。在知道鍍層厚度、鍍層材料密度、基材厚度、基材材料密度的情況下就可以准確的算出鍍層中各元素的含量。如果樣品大的話且是一面鍍層，基材4cm、鍍層10nm。可以用精密加工車床從基材中部切開，分開測試。分別測試基材2cm+鍍層10nm和基材2cm的含量，然後通過重量、厚度、密度和儀器讀數就可以計算出結果。如果是樣品小或者外部全鍍的話，就只能選一批內的多個樣做測試。這並不違反RoHS，但是數據肯定會不好看，不過級住你的測試報告只對這批被測樣品負責，客戶的樣品有差異，並不是我們的問題。
此方法是採用的計算比較，前提是客戶的樣品材質要均勻（這點本身就是RoHS里的要求，如果做不到，也是客戶的問題）。基材的均勻還比較容易，鍍層那麼薄，要想做到均勻其實很難。具我所知就算是現在最好的數字化噴鍍技術也很難做到，但是客戶是絕對不會承認他的技術不好的，所以各位盡管放心。如果客戶聲明其產品在不同的部位鍍層厚度不同，可以分開測試，這也沒有問題。
這個方法理論上沒有問題，比較科學，可以減輕測試機構的很多不必要的責任和壓力。但是其對客戶的要求較高，要求提供的鍍層密度信息，厚度，均勻性等已經涉嫌其技術機密，可能未必會完全提供。

第三種是電解法，從事鍍層厚度和性能測試的可能會有些了解，其原理是針對基材和鍍層中主要元素在電解液存在的情況下在電解裝置中將鍍層電解。不同的電解液，不同的電壓和電流會對不同的鍍層產生電解作用，而且不會對基材造成任何的影響。電解法在鍍層厚度和性能測試中使用廣泛、歷史悠久，基本上對現有的那些鍍層和基材都有合適的解決方法，不需要再去摸索。
但此方法也有其問題，既在電解之後的儀器測試方面。如對錫鍍層電解效果很好的三氧化二銻電解液，很多低等級的三氧化二銻中就含有較高Pb含量，這只有靠采購使用高價位的高等級三氧化二銻來解決。總之一句話，首先要保證電解液（也就是空白溶液）中不存在我們要測的重金屬元素。另外很多電解液都是高鹽性質的，對ICP的測試很不利，至少瓦利安的肯定不行，利曼的ICP對高鹽有專門技術，但是沒條件試驗也不清楚具體情況。在高鹽情況下AAS也會有同樣問題，曲線斜率嚴重偏離，所以AAS也不是好的解決辦法。
建議用ICP-MS（靈敏度高，檢測極限低）測試溶液，通過對電解後高含鹽的溶液稀釋，達到儀器能檢測的程度。這樣即使溶液中被測元素含量低，也可以達到較好的精度。總之原則是電解液用的少些，電解接觸的面積大些（這樣可以多電解下點鍍層，被測元素含量高了，溶液稀釋後精度也不會太差），溶液稀釋倍數要適合（即保證高鹽下的霧化效果，又保證測試的精度）。
還有一種方法就是用輝光儀來進行鍍層測試。輝光儀目前主要做些結構定性和半定量測試。從理論上來說通過調節儀器參數，完全可以對鍍層中重金屬做定性分析，半定量，至於定量分析因為應用還少具體進展情況不太清楚。做為篩選技術也是不錯的選擇，至少速度快，操作少。但其價格很高，主要做為科研用，不知道哪家檢測機構會有，我是還沒用過。

另外還聽有人說用X熒光衍射儀（XRD)做鍍層的，不過具我所知那是用來測礦石中礦物相和化合物中晶體結構的。說能做鍍層中的元素分析，總覺得不太靠譜

B. 鋼材酸洗的鋼材表面氧化皮的可酸洗性

熱軋鋼材的可酸洗性和氧化鐵皮的形成一樣與很多因素有關，如氧化鐵皮的粘附強度、鋼的成分、機械變形的種類和程度、氧化鐵皮的結構及厚度、表面污染(例如油脂引起的污染)、表面缺陷、酸洗劑的種類和成分以及酸洗時的工作條件等。下面僅就氧化鐵皮的結構、耐酸性進行分析。
在氧化鐵皮中，富氏體只是在靠近鋼板的表面上存在，而鐵皮外層的Fe3O4和Fe2O3，在酸溶液中是比較難於溶解的。但由於鐵皮層存在著裂縫和氣孔(特別是通過破鱗或拉矯之後)，酸溶液便能通過這些裂縫、氣孔到達金屬表面和富氏體層；金屬鐵和富氏體的溶解，減少了鐵皮與金屬之間的附著力，並在酸液與金屬鐵反應過程中生成的氫氣的作用下，氧化鐵皮便從基體上脫落。與此同時，難溶的Fe3O4及Fe2O3，也被還原成容易溶解的FeO，從而使氧化鐵皮從鋼材表面上剝離下來。
影響酸洗性的另一個重要因素是鐵皮的緻密度。富氏體具有天然的最大孔隙率，而Fe2O3層及Fe3O4層是緻密的，它們會把鐵皮中其他氧化層內的氣孔全部堵死；從而阻礙了酸液的滲入；帶鋼在冷卻過程中雖然會形成一些裂紋，但也不能保證酸液滲入氧化鐵皮的深處。特別是現代化軋機生產的熱軋帶鋼，鐵皮的厚度是穩定的，緻密度是比較高的，因此，為了提高氧化鐵皮的可酸洗性，採用破鱗設備增加裂紋仍然是十分必要的。
在酸洗帶鋼時會發現，帶鋼尾部(酸洗卷頭部)表面上的氧化鐵皮較容易洗掉。這是因為帶鋼尾部的軋制溫度一般比中部和頭部低30～50℃，並在卷取時受到從卷取機上落下來的水的強化冷卻，因此，帶鋼尾部鐵皮形成的過程結束得較早，氧化鐵皮較薄，而且FeO來不及轉化。
最難酸洗的是帶鋼頭部(酸洗帶卷尾部)的氧化鐵皮。這是因為帶鋼頭部氧化鐵皮的形成過程比尾部結束得緩慢，而使氧化鐵皮層加厚的緣故。此外，氧化鐵皮的緩冷促使FeO分解成Fe3O4或Fe2O3，也是造成酸洗困難洗的原因。
在帶鋼酸洗時還會發現，帶鋼的邊緣上會出現未洗掉的黑邊，這是因為在帶鋼長度的中部邊緣上，氧化鐵皮冷卻的比較緩慢，而周圍的氧氣到帶鋼表面上的通路較通暢，使這里的氧化鐵皮中Fe203層明顯增加所致。 如前所述，在鋼鐵表面生成的銹層中，不僅羥基氧化鐵比較疏鬆，容易溶解，而且銹層中的Fe還會進一步氧化。
在工業區的鋼鐵銹層中已確認有著FeSO4·7H2O、FeSO4·H2O 和 Fe2(SO4)3的存在。
氧化鐵皮的主要成分是鐵的三種氧化物（FeO、Fe3O4、Fe2O3）。它們都是難溶於水的兩性氧化物，它們可以在適當的條件下，與強鹼和酸進行復分解反應，生成能溶於水的鹽。
通過復分解反應，鋼鐵表面的氧化鐵皮就可經從鋼材表面除去。但是在工業上，除了對不銹鋼表面進行處理時使用強鹼除去表面的鐵、鉻和硅的氧化物外，都是使用強酸的水溶液對鋼材進行化學處理以除去鋼材表面的氧化鐵皮。
在工業生產中進行酸洗化學處理時，還有的將鋼材作為電極，通以電流來提高酸洗的質量和酸洗的速度，即所謂的電解酸洗方法。
目前在鋼鐵的酸洗上主要使用的硫酸酸洗和鹽酸酸洗的方法。

C. 不銹鋼304酸洗用什麼酸洗劑酸洗劑用什麼配要不要加熱

常溫就行，不用加熱，酸洗液：20%硝酸+5%氫氟酸+75%水
鈍化液：5%硝酸+2%重鉻酸鉀十93%水
酸洗鈍化液(二合一)：20%硝酸+10%氫氟酸+70%水
酸洗鈍化膏(二合一)配方：鹽酸20毫升，水100毫升，硝酸30毫升，澎潤土150克攪拌成糊狀