第42卷第4期2019年8月V ol.42No.4Aug.2019
辽宁科技大学学报Journal of University of Science and Technology Liaoning 混酸配比对热轧钛板酸洗质量的影响
曲家东
（中铝沈阳有金属加工有限公司，辽宁沈阳110108）
摘要：分别选取2%、4%、6%、8%、10%比例的HF 配比7%、9%、11%、13%、15%HNO 3的混酸溶液，在水浴35℃条件下对抛丸处理后热轧钛板表面进行腐蚀试验，采用失重法和化学分析法测量试样质量损失和吸氢情况。试验表明，随着HF 酸比例的提升，钛材表面腐蚀效果加剧，金属失重增加，并存在微量吸氢现象；随着HNO 3比例的提升，腐蚀效果先加剧后缓慢，呈抛物线型变化。综合考虑，钛材酸洗中较为合理的混酸溶液应配置为HF 酸6%~8%、HNO 39%~11%，将该比例混酸用于实际生产，板带材欠酸洗和过酸洗比例不到1%，使用效果很好。 关键词：工业纯钛；板带材；酸洗；混酸配比
中图分类号：TG178文献标识码：A 文章编号：1674-1048（2019）04-0260-04
DOI ：10.13988/j.ustl.2019.04.005
随着国内加工制造业的高速进步，钛板带材凭借着塑性好、比强度高、耐蚀性好等诸多优点，逐步进入大家的视野，在航天航空、石油化工、海水淡化、结构用件等方面占据着重要位置。随着国内钛板带材生产技术水平的飞速提升，钛板带材产品正在向批量性、稳定性、优质性方向发展，部分领域内，钛板带材已取代钢材，成为重要的金属材料。钛板带材的生产工艺与钢材相似，热轧钛板的生产工艺流程为：板坯加热→除鳞→热轧→卷曲→退火→酸洗→检验。酸洗工序作为成品前的
重要工序，直接影响着最终产品的表面质量。钢材的生产中，采用抛丸+硫酸酸洗+混酸酸洗（HF+HNO 3）工艺［1］对板带材进行酸洗，工艺已经成熟，很少出现欠酸洗和过酸洗的情况。钛材进行酸洗时，由于氧化物与钢材存在明显差异，钢材酸洗配比比例不完全适用于钛材，所以在现场实
际生产中总会出现欠酸洗和过酸洗的情况［2］，一般需要多次反复酸洗才能达到要求，不仅增加了工作强度，而且提高了生产成本。工业纯钛的氧化层的主要成分为TiO 2，其次还有低价氧化物TiO 、Ti 2O 3等。纯钛工业化生产采用抛丸+酸洗工艺［3］，国内酸洗液的配比方式有3种：+硝酸、+硫酸、+盐酸。研究表明，采用+硝酸酸洗工艺，可有效清除钛材表面氧化皮，且该种混酸工艺下，酸洗后的吸氢量最低［4-5］。本文采用+硝酸酸洗液进行热轧钛板酸洗质量研究，分析不同配比比例下热轧钛板的酸洗效果和板材吸氢情况，旨在出最
合理的混酸配比比例，降低热轧钛板酸洗时欠酸洗和过酸洗板材比例，指导现场实际生产。1试验材料及方法
对R 态热轧钛板进行抛丸处理，之后取30mm×30mm 试样，将试样表面油污等处理干净后，在试样边角取样做H 含量检测，之后称量和记录试样质量。
混酸溶液成分为HF+HNO 3+H 2O ，通过体积比配比方式，分别配置不同浓度的混酸溶液，并在水浴炉内加热溶液，使溶液温度达到35℃。将称量好的试样，放入混酸溶液中腐蚀5min 。将试样取
出反复冲洗，擦干表面后观察表面状态，并称量和收稿日期：2019-03-15。
作者简介：曲家东（1990—），男，辽宁沈阳人，
工程师。
第4期湖水净化
记录腐蚀后试样质量，最后在试样边角取样做H 含量检测。
混酸中采用的HF酸质量浓度为40%，HNO3质量溶度为68%。具体实验方法：
（1）规定HNO3比例11%，配比2%、4%、6%、8%、10%的HF酸。
（2）规定HF酸比例8%，配比7%、9%、11%、13%、15%的HNO3。
（3）对腐蚀后的试样进行取样，进行H含量测定，并对比吸氢情况。
2实验结果分析
将试样失重、吸氢数据绘制成曲线。腐蚀后试样失重曲线如图1和图2所示，酸洗后吸氢曲线见图3和图4
所示。
图1试样失重率随比例变化
Fig.1Relation between weight loss and hydrofluoric acid
ratio
图2氢元素质量分数随比例变化
Fig.2Relation between hydrogen content and hydrofluoric
acid
malaki paul
ratio
直排溜冰鞋教程图3试样失重随硝酸比例变化
Fig.3Relation between weight loss and proportion of nitric
acid
图4氢元素质量分数随比例变化
Fig.4Relation between hydrogen content and hydrofluoric
acid ratio
抛丸处理后的钛材，表面氧化皮被钢丸充分
破碎。将试样投入混酸酸液后，金属表面立即产
生气泡，酸洗反应剧烈。
在HNO3比例11%的前提下，HF酸比例由2%
增长至8%的过程中，随着HF酸比例的增加，试样
的失重率随之增加，腐蚀后试样表面颜呈银白
，这是由于HF酸是钛的强腐蚀溶剂，HF酸比例
的增加，加速了试样在酸液中的反应，发泡速率显
著增加，试样表面氧化皮的剥离加速，反应更加剧
烈，试样失重比例增加。
聚四氟乙烯乳液当HF酸比例增加至10%后，试样在与混酸溶
液反应时，出现了大量黄烟且腐蚀溶液出现了沸
腾的现象。这是由于在反应过程中生成了大量气
泡并释放出了大量的热，气泡析出的同时带走了
溶液内的氟化物，从而出现溶液沸腾和冒黄烟现
象。与此同时，试样失重率出现了急剧增加。这曲家东：混酸配比对热轧钛板酸洗质量的影响·
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辽宁科技大学学报第42卷是由于在10%比例的HF 酸下，3min 腐蚀时间内，溶液不仅完成了对试样表面氧化皮的腐蚀，同时进行了与钛本体间的反应，2Ti+4HNO 3+12HF=3TiF 4+8H 2O+4NO ↑，致使
试样失重明显增加，腐蚀后试样表面的颜也由之前的银白转化为亮白。在HF 酸比例8%的前提下，随着HNO 3比例增加，试样的失重先增大后降低，腐蚀后试样表面颜由银白转化为乌白。这是由于试样投入酸液后，试样表层氧化物率先与酸液进行反应，2TiO 2+4HNO 3+4HF=TiF 4+4H 2O+Ti （NO 3）4，致使试样表层氧化物剥离，试样重量减轻。当HNO 3比例增加至一定程度后，参与腐蚀反应的HNO 3已经足够，剩余部分将会钝化金属表面，形成一层保护膜，从而减缓了反应强度，随着HNO 3比例的增加，钝化现象加剧，使得腐蚀后试样表面的颜由银白转化为乌白。当HNO 3比例一定时，随着HF 酸比例的增加，在一定范围内是不会产生吸氢现象的，但当HF 酸校正平台
比例增加至一定程度后，金属表面会产生吸氢现象；在HF 酸比例一定，HNO 3比例低时，试样产生吸氢现象，但随着HNO 3比例的增加，吸氢现象又再次消失，虽然NO 3-的氧化能力大于H +的还原能力，但在HNO 3的比例少时H +依然起主导作用，随着HNO 3比例的增加，NO 3-起主导作用，使金属表面形成钝化膜，减缓了反应过程中的析氢，从而也有效避免了金属表层的吸氢。3工业化生产应用效果将试验结果引入工业化生产，在热轧钛板抛丸-喷淋酸洗的连续生产线，进行效果论证。工业生产线工艺流程为：板材上料→抛丸处理→预清洗→一级混酸酸洗（+硝酸）→二级混酸酸洗（+硝酸）→三级混酸酸洗（+硝酸）→清洗（刷洗）→烘干→板材下料。选择40张TA2板，每组10张板。实验分4次进行，每次实验独立，原酸溶度与实验室相同。通过体积配比法，将酸液比例调整至V （HF ）：V （HNO 3）=4：11，V （HF ）：V （HNO 3）=6：11，V （HF ）：V （HN
O 3）=8：11，V （HF ）：V （HNO 3）=8：15。实验前通过加热和冷却器，控制酸液温度至（35±3）℃，实验中调整酸洗线速度，使喷淋酸洗时间控制为3min 。
现场实验发现，混酸溶液中HF 酸比例为4%
假肢安装
时，酸洗后表面存在氧化皮，板面整体发暗，出现了欠酸洗现象；混酸溶液中HF 酸比例为6%、8%时，酸洗后表面无氧化皮，板面呈银白，酸洗效果较好；HNO 3比例为14%时，酸洗后表面无氧化皮，但板面整体发乌，酸洗效果较差。TA2板材工业化酸洗实验结果与实验室结果一致。
实验完成后，该厂用此工艺继续进行半年的生产实践，不断对酸液配比进行调整，最终将最佳混酸配比确定为HF 酸6%~8%，HNO 39%~11%。采用此种配比，半年来，工业纯钛板带材酸洗后的板材无吸氢现象，欠酸洗和过酸洗缺陷比例不到
1%，解决了板材表面过酸和表面欠酸洗的情况。4结论
在HF+HNO 3混酸溶液中，随着HF 酸比例的增加，金属失重比例增加，随着HNO 3比例的增加，金属失重比例先增加后减少。
在HF+HNO 3混酸溶液中，HNO 3比例的增加可有效避免表面吸氢，但会使酸洗效率降低，在考虑吸氢问题时应综合考虑HF 酸和HNO 3的配比。工业纯钛酸洗用混酸溶液最佳配比为HF 酸
6%~8%，HNO 39%~11%。
参考文献：
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［下转第286页］
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辽宁科技大学学报第42卷Preparation and study of pitch based
spherical activated carbon
MO Baoqing ，SHEN Lianzhong ，TIAN Hao ，XU Guiying ，ZHOU Wei min
（School of Chemical Engineering ，University of Science and Technology Liaoning ，Anshan 1140
51，China ）
Abstract：The coal pitch spheres were produced from the coal pitch with a softening point of 83℃by suspen-sion method.The surface morphologies of the coal pitch spheres were characterized by SEM and BET.The ef-fects of balling temperature ，agitation speed ，and PV A concentration on the sphere morphologies were investi-gated.The results show that the pitch spheres prepared at 85℃，300r/min,and 15g/L PVD concentration have good sphericity and smooth surface.The spherical activated carbon with a micropore ratio of 80%and a specific surface area of 772m 2/g was successfully prepared by non-melting and carbonization of the pitch spheres.
Keywords：coal pitch ；spherical activated carbon ；sphericity ；particle size
（Received June 27，2019）
学工业与工程技术，2006，27（5）：24-29.［6］刘朝军，滕娜，梁晓怿，等.空气氧化处理法对沥青基球状活性炭孔结构及其吸附性能的影响［C ］//第20届炭—石墨材料学术会论文集，四川成都，2006：26-28.［7］孙效燕，李铁虎，任呈强.煤沥青的炭化动力学模型［J ］.
煤炭转化，2006，29（1）：69-72.
［上接第262页］
Effect of acid mixing ratio on pickling quality of
hot rolled titanium plate
QU Jiadong
（Chinalco Shenyang Nonferrous Metal Processing Co.LTD ，Shenyang 110108，China ）
Abstract：Four mixed acidswere prepared by mixing HF acid of 2%，4%，6%，8%，and 10%with HNO 3acid of 7%，9%，11%，13%，and 15%，respectively.The mixed acids were used to conduct corrosion tests on hot rolled titanium plate after shot blasting in a water bath at 35°C.The weight loss of the sample and the absorbed hydrogen were measured by weight-loss method and chemical analysis method.The results show that with the increase of the HF acid concentration ，the surface corrosion of the titanium aggravates ，the weight loss increases ，and trace hydrogen absorption phenomena appears.With the increase of the HNO 3acid concentration ，the corrosion intensifies first ，and then slowly aggravates ，showing a parabolic change.The op-timum mixed acid consists of HF acid of 6%~8%and HNO 3ratio 9%~11%.The optimum acid shows good perform
ance with a underpickling rate and a overpickling rate of less than 1%when applied to r practical pro-duction.
Keywords：industrial pure titanium ；plate material ；pickling ；mixed acid concentration
（Received March 15，2019）··
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