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【摘 要】本文重点通过对不锈钢及高温合金管子组合件在清除焊药及氧化皮过程中出现的槽液维护困难问题进行分析，对调整方法及比值进行了试验，通过分析各种槽液成分在工作过程中所承担的作用，最终确定了槽液调整的具体方法，并且根据各成分的作用，利用试验最终确定了调整溶液时各组分的比值，达到了延长腐蚀槽液的使用寿命的目的。
【关键词】腐蚀；成分；影响；控制
引言
在发动机制造行业，给大家最直观的就是在其外表面缠绕的一根又一根多种多样的管子，而这些管子的相互连接以及与主体的连接都是通过焊接三通、球头等连接件完成的，但是在焊接之后，残留在焊道表面的焊药，以及在加工过程中热处理之后产生的氧化皮必须清除干净，否则在发动机运转过程中，这类表面附着物就会掉下影响其它零件的正常运转。而根据零件基体材料的性质以及焊药的情况，在操作过程中选择了三酸腐蚀溶液进行腐蚀，即氢氟酸（HF）、硝酸（HNO3）和硫酸（H2SO4），但由于对这种混合酸中各个组分的具体含量没有成熟而切实可行的化验方法，目前只能化验混合溶液的总酸度，当总酸度低于一定的值或者零件加工不能达到好的效果时，就将槽液报废，或者按工艺规定的配制数值大致进行调整，一般调整一次槽液也就报废了，有些即使调整了，也不能达到除焊药的目的，或者是焊药没除净，反而将焊道除低了。
1、腐蚀槽液各成分的作用
前面已经说过，腐蚀槽液由氢氟酸（HF）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）以及少量磺化煤组成。当我们按照工艺进行成分调整时，为什么不能达到加工目的呢？现在，我们逐一分析各成分在管子零件腐蚀过程中起到的重要作用。
氢氟酸：氢氟酸作为腐蚀溶液的主要成分，在清除氧化皮过程中起到了至关重要的主要清除作用。氢氟酸也能溶解硅化合物和铝、铬的氧化物，焊接生产的氧化皮通常含有熔融的二氧化硅或硅酸铁，用氢氟酸来除掉就容易得多。对于奥氏体不锈钢何镍基高温合金等耐蚀性好的零件，采用含有氢氟酸的溶液清除焊药无疑是最好的选择，但是在实际生产过程中，用于焊接的零件除了含有上述零件外，还有马氏体不锈钢、铁基高温合金等不耐氢氟酸腐蚀的零件，这类材料进入含有氢氟酸的溶液里就会产生不均匀腐蚀而造成零件的报废，所以零件在选择该工艺程序时一定要特别注意零件的材料是否适合。鉴于氢氟酸在溶液中起到的主导作用及其在一定温度下的易挥发性，在零件的加工过程中，混合酸中的氢氟酸的消耗量无疑是巨大的。
硫酸：硫酸对金属氧化物的溶解能力较弱，提高浓度并不能显著地提高其腐蚀能力，提高温度可显著地提高硫酸的腐蚀能力，对氧化铁皮有较强的剥落作用。由于硫酸的不易挥发性，在腐蚀槽液中主要起到平衡酸度、稳定槽液的作用。[1]硫酸与硝酸混合使用时，可提高被浸蚀零件的表面关则，并且可以减缓硝酸对基体的腐蚀速度。可见，混合液中的硫酸是必不可少的，但在生产过程中的消耗量又不会太大，仅仅是一些简单的薄的铁皮的剥离，同时在操作过程中零件带出的一部分硫酸，其他消耗几乎没有，所以在整个混合酸中，硫酸的消耗量无疑是最少的。
硝酸：硫酸、硝酸和氢氟酸的混合溶液共同构成了钢铁零件的腐蚀溶液。硝酸是氧化性酸，腐蚀能力较强，能够将氧化物中低价氧化物氧化成高价氧化物，高价氧化物易溶于酸，因而能够很快地除掉。另外，由于普通的焊道多为铜镍焊道，而硝酸与铜合金的反应迅速性，对零件焊道附近的氧化物的清除效果更明显，但也正是由于这个原因，如果零件在该槽液中腐蚀的时间过长，就会使焊道腐蚀过低，而需要重新焊接，造成不必要的浪费。鉴于硝酸在混合液中起到的作用，硝酸的消耗量无疑是位于硫酸和氢氟酸之间。
2、腐蚀槽液各成分的调整
不锈钢表面有一层氧化皮，而这层[3]氧化皮的主要成分是氧化铬、氧化镍和氧化铁铬，这些成分都很顽固，不易被腐蚀掉，而且，焊道通常为铜-镍焊道，经过高温焊接以后，形成的主要產物是各种价态铜的氧化物、镍的氧化物以及其他产物，这些物质厚度厚，与基体的结合力好，非常不容易清除。经过多年的加工试验得出用硫酸、硝酸、氢氟酸按一定比例配制而成的混合溶液的清除效果最好。
由于该槽液为三种无机酸的混合酸，逐一化验得到每种酸的精确浓度几乎是不可能的事，但该参数在整个零件的操作过程中又是关键参数，目前普遍使用的就是[2]化验槽液的总酸度，用总酸度来控制槽液的有效性。但根据上面各成分的作用介绍，我们可以清楚地知道各种酸溶液在使用过程中的消耗也是不一样的，所以各种酸的调整数值也不应该是原始配制的比例来添加，而且在现场使用过程中，利用该腐蚀液进行工作的零件材料基本为同一类型，即与材料发生反应的各种酸的消耗也是有一定规律的。
试验过程：
按工艺参数的配制比例进行添加，经过第一次调整，虽然总酸度达到了工艺规定的范围，但在实际使用过程中，零件表面经常挂有黑灰，而且焊药清理不净，进行了延长除焊药的时间的试验，结果证明，焊药虽然除掉了，但焊道高度仅剩余整个零件高度的一半。采用此方法进行调试根本行不通。
根据化学反应的特点，无论完成哪一个反应过程，参与反应的或产生的物质都是以摩尔数在消耗或生成，而我们在生产过程中总是习惯于用g来计算或衡量整个槽液的有效性，这严重地束缚了我们的调整槽液的思想。当我们尝试用每一种槽液成分都是1摩尔的量进行添加试验时，结果比按照配制比例添加有了明显的改观。首先，零件表面的黑灰不存在了，说明硝酸用1摩尔的量来添加达到了效果，但是除焊药的时间控制在工艺规程规定的范围内并不能完全除掉，说明在达到工艺要求的总酸度的前提下，硫酸、硝酸、氢氟酸按1：1：1的比例调整，氢氟酸的含量还是低，相对的，硫酸的含量就是加多了。
调整结果：
经过长时间的调整测试，总结出调整规律，得出一个有效的调整比例，达到延长槽液使用周期的目的。
以现场使用的三酸腐蚀槽为例，槽子有效容积2800L，根据调整效果良好的的几次调整记录（见下表），计算获得调整的经验比例。 从上表的添加数据，表面上看来，没有任何规律可言，但通过实际计算，我们可以得出这三种酸是通过一定的摩尔比例进行添加的。经过实际验证，几种酸液的摩尔比为nHF：nHNO3：n H2SO4=2.5：1：0.5，调整后的槽液总酸度与理论计算值一致，也符合零件的加工要求，是一种比较满足使用要求的槽液调整方法。根据上述比例，可以通过以下计算过程得出每种酸在调整过程中的添加量。
根据化验得出的总酸度（以氢氟酸计）结果，我们对各种酸液的调整过程计算如下：
设槽液化验后的总酸度为X（不合格），槽中的有效体积为V。
第一步：计算如果整个槽液全部加HF来调整，每升溶液需要加入多少摩尔的HF，数值为n总，三个槽的槽液调整都按工艺值得中线进行调整。
由于我们多数人在生产中习惯于用g来评价槽液的各种成分，有些人又根本不懂摩尔是一个什么量，于是我们简单地按三种酸的比例，将其换算为g或Kg，使得添加过程与结果更容易为大家所接受和执行。
第二步：引入比例计算需要加入各类酸的质量
说明：因现场使用的酸溶液均为工业纯，而我们在配制或调整槽液时，均以纯酸进行计算，公式中的0.4为工业用氢氟酸的百分数，0.68为工业用硝酸的百分数，0.98为工业用硫酸的百分数；20为氢氟酸的分子量，63为硝酸的分子量，98为硫酸的分子量。上述公式就是通过总酸度的差额计算得到溶液中所需的总摩尔数（也是以氢氟酸计），然后各种酸溶液调整时的摩尔比例分配到每一种酸中，然后计算得到单位体积内各种酸溶液的质量，再根据槽子的有效容积、质量分数换算出我们所需的工业用酸的具体数值。公式最后乘的常数1/1000是將各种酸的质量换算成公斤数。
4、结论及效果分析
使用上述方法对管子腐蚀槽进行调整，结果显示正常，零件加工状态良好，槽液由原来的半个月（二个化验周期，即只能调整一次）报废，延长到至少2.5个月报废，使槽液的使用寿命延长了5倍。当然在使用过程中，由于被去除的物质有些溶解在溶液中，有些以固体沉渣的形式沉落在槽子的底部，随着加工时间的累积，零件加工数量的增加，槽液的这种正常报废是容易被大家所接受的。
用同样的方法对其他同种腐蚀溶液进行调整，效果同样很好，证明该调整规律在同类使用目的同类槽液中均可使用。
以前面调整表格中第三组数据为例，我们进行验证性计算如下：槽液调整前总酸度为58，实际要求总酸度为62-82，槽子有效容积为2800L，如果将槽液调整的总酸度为中线即72，则根据上述公式，各种酸调整添加的数据计算为：
【关键词】腐蚀；成分；影响；控制
引言
在发动机制造行业，给大家最直观的就是在其外表面缠绕的一根又一根多种多样的管子，而这些管子的相互连接以及与主体的连接都是通过焊接三通、球头等连接件完成的，但是在焊接之后，残留在焊道表面的焊药，以及在加工过程中热处理之后产生的氧化皮必须清除干净，否则在发动机运转过程中，这类表面附着物就会掉下影响其它零件的正常运转。而根据零件基体材料的性质以及焊药的情况，在操作过程中选择了三酸腐蚀溶液进行腐蚀，即氢氟酸（HF）、硝酸（HNO3）和硫酸（H2SO4），但由于对这种混合酸中各个组分的具体含量没有成熟而切实可行的化验方法，目前只能化验混合溶液的总酸度，当总酸度低于一定的值或者零件加工不能达到好的效果时，就将槽液报废，或者按工艺规定的配制数值大致进行调整，一般调整一次槽液也就报废了，有些即使调整了，也不能达到除焊药的目的，或者是焊药没除净，反而将焊道除低了。
1、腐蚀槽液各成分的作用
前面已经说过，腐蚀槽液由氢氟酸（HF）、硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）以及少量磺化煤组成。当我们按照工艺进行成分调整时，为什么不能达到加工目的呢？现在，我们逐一分析各成分在管子零件腐蚀过程中起到的重要作用。
氢氟酸：氢氟酸作为腐蚀溶液的主要成分，在清除氧化皮过程中起到了至关重要的主要清除作用。氢氟酸也能溶解硅化合物和铝、铬的氧化物，焊接生产的氧化皮通常含有熔融的二氧化硅或硅酸铁，用氢氟酸来除掉就容易得多。对于奥氏体不锈钢何镍基高温合金等耐蚀性好的零件，采用含有氢氟酸的溶液清除焊药无疑是最好的选择，但是在实际生产过程中，用于焊接的零件除了含有上述零件外，还有马氏体不锈钢、铁基高温合金等不耐氢氟酸腐蚀的零件，这类材料进入含有氢氟酸的溶液里就会产生不均匀腐蚀而造成零件的报废，所以零件在选择该工艺程序时一定要特别注意零件的材料是否适合。鉴于氢氟酸在溶液中起到的主导作用及其在一定温度下的易挥发性，在零件的加工过程中，混合酸中的氢氟酸的消耗量无疑是巨大的。
硫酸：硫酸对金属氧化物的溶解能力较弱，提高浓度并不能显著地提高其腐蚀能力，提高温度可显著地提高硫酸的腐蚀能力，对氧化铁皮有较强的剥落作用。由于硫酸的不易挥发性，在腐蚀槽液中主要起到平衡酸度、稳定槽液的作用。[1]硫酸与硝酸混合使用时，可提高被浸蚀零件的表面关则，并且可以减缓硝酸对基体的腐蚀速度。可见，混合液中的硫酸是必不可少的，但在生产过程中的消耗量又不会太大，仅仅是一些简单的薄的铁皮的剥离，同时在操作过程中零件带出的一部分硫酸，其他消耗几乎没有，所以在整个混合酸中，硫酸的消耗量无疑是最少的。
硝酸：硫酸、硝酸和氢氟酸的混合溶液共同构成了钢铁零件的腐蚀溶液。硝酸是氧化性酸，腐蚀能力较强，能够将氧化物中低价氧化物氧化成高价氧化物，高价氧化物易溶于酸，因而能够很快地除掉。另外，由于普通的焊道多为铜镍焊道，而硝酸与铜合金的反应迅速性，对零件焊道附近的氧化物的清除效果更明显，但也正是由于这个原因，如果零件在该槽液中腐蚀的时间过长，就会使焊道腐蚀过低，而需要重新焊接，造成不必要的浪费。鉴于硝酸在混合液中起到的作用，硝酸的消耗量无疑是位于硫酸和氢氟酸之间。
2、腐蚀槽液各成分的调整
不锈钢表面有一层氧化皮，而这层[3]氧化皮的主要成分是氧化铬、氧化镍和氧化铁铬，这些成分都很顽固，不易被腐蚀掉，而且，焊道通常为铜-镍焊道，经过高温焊接以后，形成的主要產物是各种价态铜的氧化物、镍的氧化物以及其他产物，这些物质厚度厚，与基体的结合力好，非常不容易清除。经过多年的加工试验得出用硫酸、硝酸、氢氟酸按一定比例配制而成的混合溶液的清除效果最好。
由于该槽液为三种无机酸的混合酸，逐一化验得到每种酸的精确浓度几乎是不可能的事，但该参数在整个零件的操作过程中又是关键参数，目前普遍使用的就是[2]化验槽液的总酸度，用总酸度来控制槽液的有效性。但根据上面各成分的作用介绍，我们可以清楚地知道各种酸溶液在使用过程中的消耗也是不一样的，所以各种酸的调整数值也不应该是原始配制的比例来添加，而且在现场使用过程中，利用该腐蚀液进行工作的零件材料基本为同一类型，即与材料发生反应的各种酸的消耗也是有一定规律的。
试验过程：
按工艺参数的配制比例进行添加，经过第一次调整，虽然总酸度达到了工艺规定的范围，但在实际使用过程中，零件表面经常挂有黑灰，而且焊药清理不净，进行了延长除焊药的时间的试验，结果证明，焊药虽然除掉了，但焊道高度仅剩余整个零件高度的一半。采用此方法进行调试根本行不通。
根据化学反应的特点，无论完成哪一个反应过程，参与反应的或产生的物质都是以摩尔数在消耗或生成，而我们在生产过程中总是习惯于用g来计算或衡量整个槽液的有效性，这严重地束缚了我们的调整槽液的思想。当我们尝试用每一种槽液成分都是1摩尔的量进行添加试验时，结果比按照配制比例添加有了明显的改观。首先，零件表面的黑灰不存在了，说明硝酸用1摩尔的量来添加达到了效果，但是除焊药的时间控制在工艺规程规定的范围内并不能完全除掉，说明在达到工艺要求的总酸度的前提下，硫酸、硝酸、氢氟酸按1：1：1的比例调整，氢氟酸的含量还是低，相对的，硫酸的含量就是加多了。
调整结果：
经过长时间的调整测试，总结出调整规律，得出一个有效的调整比例，达到延长槽液使用周期的目的。
以现场使用的三酸腐蚀槽为例，槽子有效容积2800L，根据调整效果良好的的几次调整记录（见下表），计算获得调整的经验比例。 从上表的添加数据，表面上看来，没有任何规律可言，但通过实际计算，我们可以得出这三种酸是通过一定的摩尔比例进行添加的。经过实际验证，几种酸液的摩尔比为nHF：nHNO3：n H2SO4=2.5：1：0.5，调整后的槽液总酸度与理论计算值一致，也符合零件的加工要求，是一种比较满足使用要求的槽液调整方法。根据上述比例，可以通过以下计算过程得出每种酸在调整过程中的添加量。
根据化验得出的总酸度（以氢氟酸计）结果，我们对各种酸液的调整过程计算如下：
设槽液化验后的总酸度为X（不合格），槽中的有效体积为V。
第一步：计算如果整个槽液全部加HF来调整，每升溶液需要加入多少摩尔的HF，数值为n总，三个槽的槽液调整都按工艺值得中线进行调整。
由于我们多数人在生产中习惯于用g来评价槽液的各种成分，有些人又根本不懂摩尔是一个什么量，于是我们简单地按三种酸的比例，将其换算为g或Kg，使得添加过程与结果更容易为大家所接受和执行。
第二步：引入比例计算需要加入各类酸的质量
说明：因现场使用的酸溶液均为工业纯，而我们在配制或调整槽液时，均以纯酸进行计算，公式中的0.4为工业用氢氟酸的百分数，0.68为工业用硝酸的百分数，0.98为工业用硫酸的百分数；20为氢氟酸的分子量，63为硝酸的分子量，98为硫酸的分子量。上述公式就是通过总酸度的差额计算得到溶液中所需的总摩尔数（也是以氢氟酸计），然后各种酸溶液调整时的摩尔比例分配到每一种酸中，然后计算得到单位体积内各种酸溶液的质量，再根据槽子的有效容积、质量分数换算出我们所需的工业用酸的具体数值。公式最后乘的常数1/1000是將各种酸的质量换算成公斤数。
4、结论及效果分析
使用上述方法对管子腐蚀槽进行调整，结果显示正常，零件加工状态良好，槽液由原来的半个月（二个化验周期，即只能调整一次）报废，延长到至少2.5个月报废，使槽液的使用寿命延长了5倍。当然在使用过程中，由于被去除的物质有些溶解在溶液中，有些以固体沉渣的形式沉落在槽子的底部，随着加工时间的累积，零件加工数量的增加，槽液的这种正常报废是容易被大家所接受的。
用同样的方法对其他同种腐蚀溶液进行调整，效果同样很好，证明该调整规律在同类使用目的同类槽液中均可使用。
以前面调整表格中第三组数据为例，我们进行验证性计算如下：槽液调整前总酸度为58，实际要求总酸度为62-82，槽子有效容积为2800L，如果将槽液调整的总酸度为中线即72，则根据上述公式，各种酸调整添加的数据计算为：