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合作开发激光清洗机
 
发布时间:2018.06.23 新闻来源:无锡津天阳激光电子有限公司 浏览次数:
 

公司与珠西激光公司合作开发激光清洗机,取得了初步实验成果!

一、铁锈的成分是什么?

  一块铁在潮湿的地方放置一段时间,在它上面会形成一层铁锈,就像有人在它上面刷了一层微红色的漆。

   铁锈是铁的氧化物,当铁和溶解在水里的氧化合时就形成了锈。铁和水中的氧开始化合,形成氧化铁,即铁锈,水滴将变成微红色,铁锈则悬浮在水中,当水滴蒸发的时候,铁锈留在表面上,形成了微红色的锈层。

  铁锈一旦形成,即使在干燥的空气中也会扩展。这是因为粗糙的铁锈容易使空气中的水蒸汽冷凝下来,它吸收水蒸汽并储存它,这就是为什么预防铁生锈要比防止生锈处扩张容易得多的原因。

  由于钢和铁制的物品经常需要长时间储存,所以防止生锈成了一个重要的问题。刷上油漆或粘上塑料薄膜以防止其生锈。可是,如果必须保持停役的战舰内部不生锈又该怎么办呢?可用除湿器解决了这个问题,把船舱内的湿空气排去,并用干空气代替它,这样阻止铁生锈。

普通钢铁制品在潮湿的空气中,渐渐变色,并在表面生成一种红褐色铁锈,实质是铁和空气中所氧气、水蒸气等起作用,生成铁的多种氧化物的水合物,通常简略用Fe2O3·xH2O表示,铁锈是一种松脆多孔的物质,它不能保护里层的铁不被锈蚀,因此时间久了,钢铁制品就可能锈蚀成一堆无用的废品。

尤其严重的是,钢铁在含有酸气、氯气的水蒸气中,或接触电解质溶液时,锈蚀得特别快。据统计,每所世界上都有几千万吨钢铁变成了铁锈,而钢铁制品遭破坏而引起的停工减产、产品质量下降、环境污染、危害人体健康,甚至造成严重事故的损失是无法估量的。因此,钢铁的防锈具有重要的经济意义和社会意义。

  其实,主要的钢铁的腐蚀是电化学腐蚀

  钢铁在潮湿空气里,其表面因吸附作用而覆盖一层极薄的水膜、水微弱电离产生少量H+和OH-,同时由于空气中CO2的溶解,水里H+增多》

  这样表面就形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁里的铁和杂质或碳就形成了无数微小原电池。其中铁为负极,碳为正极,发生原电池反应:(-)Fe-2e=Fe2+;(+)2H++2e=2H+;2H+=H2↑

  随着H+浓度的降低,水的电离平衡向右移,OH-浓度逐渐增大,则OH-与Fe2+结

合生成Fe(OH)2。

  Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ Fe(OH)2被空气中氧所氧化生成氢氧化铁4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓这样钢铁表面即产生了铁锈。上述这种腐蚀过程中有氢气放出,叫做析氢腐蚀。

  析氢腐蚀是在较强的酸性介质中发生的,如果钢铁表面形成的电解质薄膜,呈很弱的酸性或中性时,负极仍是铁被氧化成Fe2+,而在正极的主要反应则是水膜里溶解的氧气得电子被还原:(-)Fe-2e=Fe2+ (+)2H2O+O2+4e=4OH-这种由于空气里氧气的溶解促使钢铁的腐蚀,叫做吸氧腐蚀。实际钢铁等金属的腐蚀主要是这种吸氧腐蚀。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

铜锈俗称铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜 化学式为Cu2(OH)2CO3。

它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质,颜色翠绿。

2Cu+H2O+O2+CO2=Cu2(OH)2CO3

中文名

铜锈

外文名

verdigris

化学式

Cu2(OH)2CO3

铜锈俗称铜绿,其主要成分为碱式碳酸铜 化学式为Cu2(OH)2CO3。

它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质,颜色翠绿。

2Cu+H2O+O2+CO2=Cu2(OH)2CO3

化学性质

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化学性质化学式为Cu2(OH)2CO3,又名孔雀石,是一种名贵的矿物宝石。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质,又称铜锈(铜绿)。在空气中加热会分解为氧化铜二氧化碳。铜绿(铜锈)也是碱式碳酸铜。铜在空气中与O2,CO2,H2O反应生锈产生铜绿Cu2(OH)2CO3。加热可生成CuO,CO2,H2O。化学方程式:Cu2(OH)2CO3══2CuO+CO2↑+H2O

在稀的硫酸铜溶液中加入碳酸钠,或将二氧化碳通入氢氧化铜悬浮液中,都可得到碱式碳酸铜沉淀。碱式碳酸铜可看做由氢氧化铜与碳酸铜组成的,实际有氢氧化铜合一个碳酸铜与氢氧化铜合二个碳酸铜两种。前者化学式为CuCO3·Cu(OH)2,是一种草绿色的单斜系结晶纤维状的团状物,或深绿色的粉状物。由溶液中所得沉淀物初显绿色,放置后在溶液中变成暗绿色。它有,原因是它会与胃中的盐酸反应生成铜离子而造成重金属中毒。中毒后应饮用:1、喝鲜牛乳或蛋清溶液2、硫酸钠溶液3、碳酸氢钠溶液。碱式碳酸铜是铜表面上所生成的绿锈(俗称铜绿)的主要成分。它也以矿物的形式存在于自然界中,俗称孔雀石。它不溶于水,溶于酸,热水中或加热到220℃时分解为氧化铜、水和二氧化碳( 碱式碳酸铜→加热 氧化铜+水+二氧化碳 )。溶于酸并生成相应的铜盐。也溶于氰化物、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液而形成铜的络合物。后者化学式为2CuCO3·Cu(OH)2,深天蓝色,很亮的单斜系晶体,或紧密的结晶团状物。它不溶于水,溶于氨水和热而浓的碳酸氢钠溶液而成蓝色,在300℃时分解。碱式碳酸铜可用来制造信号弹、烟火、油漆颜料、杀虫剂和解毒剂,也用于电镀等方面。

物理性质

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物理性质Cu2(OH)2CO3·:一种草绿色的单斜系结晶纤维状的团状物,或深绿色的粉状物。由溶液中所得沉淀物初显绿色,放置后在溶液中变成暗绿色,它不溶于水,溶于酸。也溶于氰化物、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液而形成铜的络合物。;Cu(OH)2CO3:深天蓝色很亮的单斜系晶体,或紧密的结晶团状物。它不溶于水,溶于氨水和热而浓的碳酸氢钠溶液而成蓝色。

化学品名称:碱式碳酸铜 (Cu2(OH)2CO3· 和2Cu(OH)2CO3.)

化学品描述:

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CuCO3.Cu(OH)2分子量221.12。美观的绿色粉末状晶体。相对密度3.8525,折光率1.655、1.875、1.909,加热至220℃时分解。不溶于水和乙醇,可溶于氨水生成二价铜的氨配合物。溶于酸形成相应的铜盐,溶于氰化物、氨水、铵盐和碱金属碳酸盐的水溶液中,形成铜的配合物。在水中煮沸或在强碱溶液中加热时则可生成褐色的氧化铜。可与硫化氢反应生成硫化铜。在自然界中以孔雀石的形式存在。

在空气中长时间放置,则吸湿并放出二氧化碳,慢慢的变为绿色的孔雀石。在自然界则以蓝铜矿的形式存在。

制法:由硫酸铜与碳酸氢钠研细混合后加入沸水沉淀而得。

溶解性:不溶于冷水和,溶于酸,氰化物,氨水和铵盐。

制法与用途

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制法:在稀的硫酸铜溶液中加入碳酸钠,或将二氧化碳通入氢氧化铜悬浮液中,都可得到碱式碳酸铜沉淀。

用途:用于制油漆颜料、烟火、杀虫剂、其他铜盐和固体荧光粉激活剂等,也用于种子处理及作杀菌剂等。也用作颜料。

铜是金属建筑材料中最不活泼的金属,因此,铜耐大气腐蚀性最好。在空气中其表面最初形成了深褐色或炭灰色的一氧化铜保护层,几年之内保护层变成绿色铜锈,铜锈是Cu(OH)2、CuCO3、CuSO4和CuCl2的混合物,其各种成分的比例与周围空气中成分有关。铜锈牢固地附着在铜的基体上,抗风化性能良好。铜锈在海洋空气中大约4~6年形成,在工业区空气中5年左右形成,而在农村空气中大约20~30年才能形成,起到保护作用的铜锈具有自复性。铜合金与纯铜一样耐腐蚀,总的说来,黄铜耐蚀性稍差,锡青铜耐蚀性较好一些。

 

 

gui (古代器皿青铜器

 

青铜器---斝  jiǎ,古代酒器。

 

 

 

相对来说铝比较活泼,因此在空气中易被氧化。但是产生的氧化铝和氢氧化铝的保护层,组织密致,附着性好。所以铝在空气中氧化,反而好处很多,最初生成的反应物保护表面不再继续腐蚀。当表面受到破坏时,厚度小于0.1毫米的保护层能很快地得到恢复(即具有自复性)。阳极氧化,能提高铝的防腐性能,如果提高铝的纯度或添)加Mg、Si、Mn的合金成份,也能改善铝的腐蚀性能。在工业区和海洋空气中,经常处于潮湿环境中,又受到强烈的化学腐蚀时,铝的表面腐蚀加剧,形成了体积增大的反应物,而且表面粗糙,容易聚附灰尘。如果这种较厚的腐蚀反应物反复干透,并牢固地附着在铝的表面上,它也能阻止铝的继续腐蚀。

铅在空气中稳定,甚至受到工业污染物作用时,其稳定性亦良好。因为铅与SO2接触发生氧化,形成微溶的硫酸铅保护层。与大量CO2接触,形成碳酸铅的保护膜。故铅在空气中稳定性很好。

钢铁

金属材料最重要的大气腐蚀是钢铁生锈。研究这一问题,不仅有重要的经济意义,而且也促进了钢铁防腐措施的很大发展。

空气中相对湿度>65%时,钢铁开始发生明显的腐蚀。在干燥环境中且空气清洁,或水温在摄氏零度以下,对钢铁都没有腐蚀危害。由于钢铁中不同的组织结构,形成了局部电位差(例如:锈-铁;碳的微粒-铁等),在电解溶液中产生几百微伏的电动势,使带电粒子(电子和离子)运动,即形成了电荷和电离物质的运动,因此产生电流,由溶解的铁和水与氧反应,形成水合氧化铁。这种反应物沉积在钢铁表面上成为锈斑,如果继续氧化则产生了铁锈层。这种铁锈层是单个腐蚀性原电池反应物的总和。例如二氧化硫和氯化物,即使浓度很低,也能加速钢铁腐蚀并使之复杂化。这一过程检测SO2的样品可以得到证实,即在适当的催化剂作用下,SO2经氧化后形硫酸。因为钢铁表面腐蚀特别是发生在保护层的腐蚀,形成可溶的铁化合物,表面出现锈斑,如果采取合理的预防措施或选用合适的建筑材料,就可以减少腐蚀。

铜是金属建筑材料中最不活泼的金属,因此,铜耐大气腐蚀性最好。在空气中其表面最初形成了深褐色或炭灰色的一氧化铜保护层,几年之内保护层变成绿色铜锈,铜锈Cu(OH)2CuCO3CuSO4CuCl2的混合物,其各种成分的比例与周围空气中成分有关。铜锈牢固地附着在铜的基体上,抗风化性能良好。铜锈在海洋空气中大约4~6年形成,在工业区空气中5年左右形成,而在农村空气中大约20~30年才能形成,起到保护作用的铜锈具有自复性。铜合金与纯铜一样耐腐蚀,总的说来,黄铜耐蚀性稍差,锡青铜耐蚀性较好一些。

 

锌在大气中的腐蚀,与SO2、空气相对湿度和含盐量以及地区有关,在密闭的地方锌特别稳定。氧化锌氢氧化锌和羟基碳酸锌形成稳定的保护层,并具有自复性。在建筑物内、由于潮湿作用,锌受到冷凝水影响时,腐蚀加剧,在镀锌水管上、地下管道和镀锌钢板上形成的冷凝水,如果不能及时蒸发掉,则产生了白色的腐蚀物。锌长期被冷凝水覆盖住,即使气中没有二氧化碳或不与二氧化碳接触,也会很快被腐蚀,甚至锌管发生穿孔。如果镀锌钢板锌层是密致的,则和纯锌板一样具有相同的耐化学腐蚀性能。钛锌合金的锌板已经使用了好多年,其成分中含有钛0.12%,钢0.14-0.16%、铝0.01 %。机械性能良好,强度稳定,延展性好。此外,由于形成含有二氧化钛的保护层,耐大气腐蚀性能很好。因为这种保护层有比较活泼的特性,即使保护层被破坏,钢材仍然得到保护,根据长期观察,如果只受到轻微的破坏,保护层的作用仍十分良好。 [2] 

 

 

铁锈的特征:氧化物与水等混合物,化学与物理混合连接,不均匀不规则。

 

二、去除方法:

1.传统的有酸洗等化学方法,污染严重。钢酸洗残液成分:氯化亚铁,硫酸亚铁,液溶性很好,不易沉淀,难处理。

          2. 高压水方法,缺点:水污染严重,有清除不彻底。(配图)

          3. 气动的方法,清除不彻底。(配图)

          4.超声方法,缺点:清除不彻底。(配图)

         5. 激光方法,缺点:效率低。优点:无水液污染,粉尘可回收。

        

三、激光方法,我们的实验结果分析:

1.仅仅功率高,是不行的,500W IPG的激光器除锈效果并不好,现象是,工件都烧透了,锈还没掉,初步认为:锈的光吸收等有特性。

2.工件的温升,有利于除锈,现象是,邻近的2次扫描时,除锈效果好。初步认为:含有“热涨冷缩”的分离因素,即基体与锈的热涨系数不同,温升时出现断层。

 

四、激光、超声、气动与温度波动的复合去除法。

锈的构成复杂,用单一的方法,是以偏带全,不易有效除锈。

利用激光的能量矢量场、超声振动矢量场,气动矢量场与温度波动场,构成跟有效的复合清除矢量场, 形成铁锈结构的“共振”响应, 实现最高效的清除。

 

五、绿色后处理

复合方法获得的灰尘,作无害化固体处理,如加入一定基材与辅料,固化毒性,制砖,如人行道方砖等 。

实现彻底的零污染处理方法。

 
   
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