1．目的及意义

某种装备由于使用过程积累了大量铜垢，影响了二次使用并带来腐蚀基体的隐患，同时还会有积炭的生成。积炭是各类装备使用后，残留物的统称，只因其外观呈黑色，故习惯上称之为积炭。这类装备使用完后，应及时进行清洗，否则，将影响下次使用准确度。很多科研单位曾研制出几种清除铜和积炭的清洗剂，终因清洗效果差、对炮管材料有腐蚀、对人体有危害和操作不便等原因没有推广使用。目前，这类装备多采用煤油浸泡、机械擦洗，费时费力、效果不佳。因此装备使用后需要利用高效清洗能力以及防腐蚀清除液来进行清洗成为此领域亟待解决的。

众所周知,铜是化学稳定性较高的元素,用化学置换法是困难的。采用强氧化剂氧化零件上的铜层,使铜变成离子态铜,同时采用络合剂络合离子态铜的方法络合并溶解零件上的铜层,即通过不断氧化和不断络合的反复连续作用,使零件上的铜层最终以络合物(或者说络离子)的形式溶解下来,这种工艺配方取得了良好的效果。

早在上个世纪，就已经有人对此类设备进行防腐研究。在国内，吴水苟设计了一种新型配方来除去残渣铜防止设备腐蚀，采用CrO3-(NH4)2SO4法，铜与去铜液中的重铬酸反应生成三价铬化合物，铜被氧化成二价铜离子与硫酸铵生成硫酸铵合铜而除去，当铜除去后装备表面生成一层钝化膜以防止腐蚀。而吴三毛在水垢中含铜的水冷壁管样对过氧化氢除铜钝化法进行了比较系统的试验，经过酸洗,钝化前的柠檬酸漂洗,得出较好的除铜钝工艺为:过氧化氢剂为0.3-0.4%、pH9.5-10.0(用氨水调)、温度45-50℃,并将此结果应用于贵溪发电厂锅炉的实际化学清洗,取得了良好的效果。朱绒霞及其团队在炮膛清洗新工艺一文中，研制出了ELS清洗液，其中选用了在空气中稳定的固态强氧化剂(Enn )将铜氧化同时加入碳酸铵与铜离子络合，同时在清洗过程中会有少量气体生成，对残留物起到疏松作用，也有利于提高清除挂铜和残留物的速率。该团队又提出了一种新型清洗液，采用过硫酸钠为氧化剂，碳酸氢铵为络合剂采用单因素水平分析法对铜的腐蚀进行了探索，最后得出随着蚀刻溶液中硫代硫酸钠含量、碳酸氢铵含量的增加,蚀刻速度增加;而碳酸氢铵含量却受硫代硫酸钠含量的限制。在此基础上，朱绒霞又设计一种配方，铜被强氧化剂过硫酸钠氧化成铜离子,铜离子又与NH3生成稳定的[Cu(NH3)4]2 络离子;缓蚀剂(NaNO2)的存在可以使炮管材料不发生腐蚀，通过研究发现缓蚀剂的加入能够明显改善铁的腐蚀。白若华论述了缓蚀剂在提高武器身管烧蚀寿命中的作用，列举了大量的试验数据,证明缓蚀剂提高身管寿命的显著效果,并从理论上对缓蚀剂的缓蚀机理进行了分析。林少森及其团队也探索了身管烧蚀及缓蚀剂作用机理，他们认为烧蚀磨损是热作用主导下，热-机械-化学复合作用的结果，而缓蚀剂具有吸热、隔热、抗机械磨损和化学侵蚀的作用，故当它充分发挥作用时，能有效降低身管烧蚀，提高其使用寿命。金天平及其团队研制了一种不锈钢的清洁剂，具有除油、除垢、除积碳的功能，由酸液、非离子渗透剂、乳化剂、有机螯合剂等复配而成。该清洗剂清洁效果好，清洗效率高，对不锈钢基体无腐蚀且具有钝化作用。

在国外，Ioana A. Popescua课题组研究了过硫酸盐环境中Cu，Zn和黄铜的浸出率随着温度和Na2S2O8浓度的增加，浸出率的增加。三种模型描述了浸出过程并假设浸出过程中多孔层的形成减少了模型误差，并且根据测量结果进行了验证。Ioana-Alina Popescu1课题组研究了pH，温度和氧化剂浓度对Na2S2O8环境中LCD板金属溶解过程的影响。 随着pH的降低和温度的升高以及Na2S2O8浓度的增加，金属的溶解速率增加。 在获得的结果的基础上，提出了反应机理，确定了反应速率参数（指前因子和活化能）。根据收缩核心模型（SCM）进行浸出过程的动力学分析。 实验结果与模拟数据吻合良好，结果表明过硫酸盐溶液是从LCD板浸出金属的合适反应物。

目前在除铜方面的困难点在于既要将铜去除同时对铁基体进行保护。众所周知，铁比铜要更活泼，所以不能采用酸浸的处理方法，即使采用氧化剂氧化铜也必然将铁氧化，所以选择合适的氧化剂是一个难点，在现有的研究中大部分除铜剂对铁的腐蚀严重，或毒性较大，或其氧化剂不稳定。另外，氧化后的铜离子可能和铁进一步反应，再次将铜置换出来，因此离子的反应次序对结果有决定性的影响。在现有的研究中用过硫酸盐进行氧化处理相对比较容易，但过硫酸盐的稳定性限制了该类清洁剂的使用期限，仍需要探索。同时对于铁基体的保护和提高铜离子的络合速度又需要进行探索。因此本课题在过硫酸盐作为氧化剂的基础上，选用合适的络合离子和缓蚀剂，充分调配各试剂的最佳使用量，将铜的去除率达到最高并且很好的保护铁。除此之外，选择合适的表面活性剂复配以除积碳并保证与氧化剂之间的相互影响降到最小，最后进行表面表征及测试。

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2. 研究的基本内容与方案

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2.1. 目标：研制除铜清洗液精细化学品的复配技术，然后研究所研制精细化学品的清洗泡沫性能、防腐蚀性能以及协同效应。

2.2. 研究内容：

1. 首先选择合适的氧化剂将铜氧化，并且选择合适的络合离子提高铜的浸出速率。

2.调整配方的ph值或者选择合适的缓蚀剂保护铁基体，避免腐蚀。