不銹鋼及其制品在生產、加工、熱處理及包裝運輸過程中,有可能破壞表面的鈍化膜,從而降低不銹鋼的耐點腐蝕、晶間腐蝕、磨耗腐蝕的能力。特別是用在極其重要設備上的不銹鋼件,要嚴格保持表面的純凈度,防止污染。這些問題都可以用能化來解決。鈍化的目的是在不銹鋼及其零件表面形成均勻的、密的鈍化膜。
一、不銹鋼鈍化機理及影響因素
不銹鋼鈍化理論有薄膜理論和吸附理論。薄膜理論認為是金屬與介質作用,生成很薄的保護膜;吸附理論認為是離子吸附所引起的金屬表面化學活潑性減少。薄膜或吸附層的存在,阻礙了腐蝕過程的進行,提高了金屬的化學穩定性。在合金元素中,鉻、鎳都是可鈍化性強的元素,所以,不銹鋼,特別是鉻含量、鎳含量越高的不銹鋼可鈍化性越強。具有單相組織的奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼,因組織單一且均勻,可鈍化性強。馬氏體不銹鋼熱處理強化后具有多相組織,可鈍化性差。
二、不銹鋼常見鈍化方法及化學法鈍化工藝
不銹鋼鈍化的方法很多,有化學法鈍化和電化學法鈍化方法,還有比較簡單的常溫自然鈍化法、高溫鈍化法等。化學法鈍化又依采用鈍化介質的不同,分為硝酸型介質鈍化法、硫酸型介質鈍化法、雙氧水型介質鈍化法及堿液型介質鈍化法等。
1. 硝酸型介質鈍化
目前,企業較普遍采用的是硝酸型化學鈍化法。采用硝酸溶液的原因是因為硝酸是強氧化性酸,與不銹鋼反應后,可形成質量優良的含鉻元素的氧化膜。
不同國家、不同企業選用的硝酸溶液濃度和鈍化時間、溫度等條件略有區別。下面介紹其中兩種。
①. 硝酸型介質鈍化
硝酸(HNO3,濃度70%):10%~20%(按容積)
水(H2O):其余
使用溫度:20~50℃
浸泡時間:10~30min
這是比較通用的鈍化方法,特別適用于含鉻量≥17%的不銹鋼。
②. 硝酸-重鉻酸鹽型介質鈍化
硝酸(HNO3,濃度70%):20%~30%(按容積)
重鉻酸鈉(Na2Cr2O7·2H2O):2%(按重量)
水(H2O):其余
使用溫度:20~50℃
浸泡時間:10~30min
在硝酸溶液中加人重鉻酸鹽可增強鈍化能力,適用于含鉻量<17%的各種不銹鋼,但不適用于易切削的高硫、高硒不銹鋼。易切削不銹鋼鈍化時,上述配方中的硝酸比例應提高至40%(按容積)。
2. 堿性溶液鈍化
Cr13型的馬氏體不銹鋼耐腐蝕性較差,用酸性鈍化液難以取得好的效果,可以用堿性溶液鈍化。
氫氧化鈉(NaOH):14%(重量比)
磷酸鈉(Na3PO4·12H2O):3%(重量比)
亞硝酸鈉(NaNO2):2g/L
水(H2O):其余
使用溫度:100~110℃
浸泡時間:20~30min
三、不銹鋼鈍化應注意的問題
1. 為保證不銹鋼的鈍化效果,在鈍化前應對工件表面進行清理、除油、酸洗,甚至是拋光,使工件顯露出新鮮的金屬基體。
2. 鈍化后的工件最好再進行一次補充后處理。
①. 奧氏體不銹鋼在酸性介質鈍化后,最好在1%的氫氧化鈉溶液中進行短時間的中和處理。
②. 鐵素體不銹鋼鈍化后,應在5%(重量比)的重鉻酸鉀(K2Cr2O7)中浸泡處理。
③. 馬氏體不銹鋼鈍化后,可在5%(重量比)的重鉻酸鈉(K2Cr2O7)溶液中補充處理,也可在稀氫氧化鈉(NaOH)溶液中進行短時浸泡處理。
3. 不銹鋼鈍化后,應注意清理表面,保證表面潔凈。
4. 不銹鋼的鈍化效果、質量與鋼種、成分、選用配方、溫度、時間等因素有關,大批量首次采用鈍化處理時,應試驗后進行。
5. 不銹鋼的酸性或堿性鈍化液均具有一定的腐蝕性,在配制和使用時應注意操作安全和防護。