碱性高锰酸钾在钢件表面清洗中的应用

碱性高锰酸钾溶液，即在强碱性氢氧化钠(或氢氧化钾)中加入强氧化剂高锰酸钾配制成的溶液。实质上它是一种氧化性碱性溶液，用它作为一种表面处理液来清除碳素钢、合金钢表面的酸洗残渣、积碳、碳化残余物、磷化膜以及疏松、剥落氧化皮和除磷等等效果良好，比起其它方法有其特有优点，对提高产品质量降低成本、节约能耗等方面有其独有作用。国内外已越来越多利用这种方法来处理钢材表面，国内很多工厂已成功地应用该处理液进行不锈钢材表面处理以代替原“碱爆”工艺，用它处理碳素钢、合金钢表面上的碳化残余物、酸洗残渣等方面取得显著效果，是一种高效、使用方便性价比高的钢件表面处理液。

在强碱溶液中，高锰酸钾能自行分解，尤其在加热情况下分解更迅速。因此碱性高锰酸钾溶液实际上是高锰酸钾、锰酸盐、氢氧化钠(氢氧化钾)、不溶性二氧化锰和高锰酸钾分解产生的新生态氧等多种物质组成的混合物，其作用实际上是这些存在物质作用的综合结果。当钢铁中的合金元素例如铬、镍、钨、钼、钒、锰、硅等含量较高时，形成的氧化铁皮中存在难于酸洗的低价的金属氧化物Cr₂O₃、Fe₃O₄，NiO等，用普通的酸洗方法是难于或无法去除的。若存在有这样氧化铁皮的钢件预先在碱性高锰酸钾溶液中处理，由于该处理液由于具有强氧化性，可把这些难溶于非氧化性酸(盐酸、硫酸、氢氟酸）和碱的低价氧化物转化为高价氧化物。例如：

2Cr₂O₃+3O₂ →4CrO₃

4Fe₃O₄+O₂→6Fe₂O₃

形成的CrO3进一步与溶液中碱反应;

CrO₃+2KOH→K₂CrO₄+H2O

而溶于碱性溶液中，形成的Fe₂O₄，容易溶于盐酸中。所以用该液处理继以酸洗，氢化皮可以容易去除。金属对高锰酸钾分解有催化作用，而分解出的氧，在金属表面形成氧气对氧化皮起机械剥离作用。另外.由于局部氧化，造成不同氧化层尺寸变化而疏松甚至脱落，达到疏松或脱落氧化皮的作用。

一、碱性高锰酸钾消除金属表面上的积碳等难酸洗物

积碳是燃烧油和润滑油在高温条作下和氧作用形成的一种复杂聚合物(此聚合物是以碳化物为主体的黑色混合物)。碳歌钢或合金钢丝(带、管等)在生产过程中，表面含有一些有机物质.如油脂、润滑剂等物)，它们在热加工或热处理(退火等)时形成为难溶的物质；而钢材在有保护气氛里退火处理时，表面上的油脂、润滑剂能被碳化.而且由于含碳的保护气体分解.也会出现碳化残余物，这种分解成很细的黑色的碳粒粘附在钢表面，用机碱清除法难以除去；且不溶于酸液中，过量的酸也只能消除其中一部分。但是若用碱性高锰酸钾溶液来处理积炭类、效果却很理想。我们采用该溶液来进行钢带镀铜前处理，去除难酸洗的上述残余物，效果很好。这是因为该溶液中有KOH(NaOH) 等强碱物质，它们能与钢件表面的油脂生成硬脂酸钾(钠)肥皂、油脂变为肥皂而除去(即皂化作用).而且溶液中产生的氧参加与油脂的氧化、水解等一系例反应，产生挥发性醛、酮、酸等混和物、所以油污被除掉。实践证明.该液能较好去除上述残余物。

清除酸洗残渣经酸洗过的制件表面常常形成一层暗黑色的难于去除的沉积层、硫酸酸洗更加突出。它除含有铁盐外，主要还含有酸洗液不溶的合金组分和炭灰，这种残渣物非常牢固地粘附于钢件表面上.以致难于清洗干净。如果用碱性高锰酸钾溶液处理则可以有效地去除掉。这是因为该液中的氧能氧化黑灰，且黑灰反过来对高锰酸钾分解有催化作用，使反应加速。因而只要用该液短时间浸泡一下钢件，然后用水冲洗再在酸中漂净可较好提高酸洗质量。

二、碱性高锰酸钾清除钢件表面磷化膜

如果钢件表面磷化膜主要是Zn₂Fe(PO4)₂等类型化合物，当需要去掉磷化膜时，可用该溶液处理。在该液中，磷化膜能与碱形成两性氢氧化锌，进而与碱形成可溶性盐类，而形成的Fe（OH）₂容易被氧化成Fe（OH）₃形成沉淀而被去除。这样磷化膜便被从钢件表面去除了。

三、影响碱性高锰酸钾溶液处理效要的因素

溶液的温度、处理时间以及被处理钢铁件的钢种和表面状况，这些构成了多因素影响效果的复杂情况。

1、氢氧化钠浓度的影响

实验及实践证明，碱的浓度对效果有较大的影响，一般NaOH浓度在50一100克/升范围中可达到良好效果。而且随碱度增加而增大，而当超过100克/升时，效果增加就不显著，实际处理时间并不缩短。而且由于碱度大，K₂MnO₄较稳定，转为KMnO₄的反应显著减慢，而碱度大KMnO₄分解速度加快，KMnO₄浓度迅速下降，这就浪费了KMnO₄，由于含量高溶液粘度亦大，这就增加溶液被带走而加大损失，这是不合算的。而当浓度低于50克/升时KMnO₄的效果较低而影响其效能。

2、KMnO₄含量的影响

据实验和实践可知，只要溶液的KMnO₄浓度保持在不低于50克/升的范围中，就足够能较好发挥上述作用，而且随浓度增加而效能增大、但大于100克/升的浓度时，即使KMnO₄浓度再增加，而去除氧化皮的速度增加极少，但KMnO₄分解量却按比例增加了，这会造成无效果的损失，且钢件带出的溶液损失也增大.因此一般控制在50-100克/升范围中为宜。

3、处理温度的影响

溶液温度是影响反应速度重要因素。一般温度高，反应速度快.随着温度提高该液对钢件表面氧化铁皮的疏松能力堤高，处理时间可短些。但温度过高，却使溶液蒸发过快，使溶液的组成变化快，造成不必要的浪费。温度受溶液的沸点(约100℃)限制，所以一般控制在90-95℃范围中为佳。

四、碱性高锰酸钾处理钢件表面的优点

经该处理液处理后，继以酸洗(最好用HCI配搭效果比用H₂SO₄配持更佳)，钢件表面光洁不出现麻坑凹陷，不产生氢脆，没有黑灰问题，表面是银白色.这对提高酸洗质量特别对进一步上涂层或再加工有利。

五、碱性高锰酸钾处理钢件表面的缺点

清洗速度较慢，特别是经热轧盘条的氧化处理材料，氧化皮较厚，清洗时间较长。但适当加热可以提高清洗速度。或先采用盐酸浸泡、水洗、再用该液处理、反复几次直到除净。

产品推荐：工业高锰酸钾