PDF《不锈钢表面处理 ： 酸洗 、》

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3 6 ・ 材料开发与应用2006年 6月 文章编号 :

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0 3 ―

1 5

4 5 (

2 0

0 6 )

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0 4 不锈钢表面处理 : 酸洗 、 钝化与抛光林百春 ( 洛 阳船舶材料研究所 , 河南 洛阳

4 7

1 0

3 9 ) 摘要 -

4 t 绍 了近年来开发的部分不锈钢产 品的酸洗 、 钝 化及机 械抛光 、 化学 抛光 、 电化 学抛 光工艺 , 针对不 同的 不锈钢牌号及零件规格 , 给 出了相应 的表 面处理 配方及工艺方案 .

关键词 : 不锈钢 ;

表面处理 ;

酸洗 ;

钝化;

抛光 中图分类号 : T G1

7 8 文献标识码 : A 不锈钢因其优良的耐腐蚀性和良好的外观而 广泛应 用 .不锈 钢在生产过程中, 不可避免地 要 经过退 火、正火 、 淬火 、 焊接 等 加工过 程,表面 时常会产生黑色的氧化皮.氧化皮不仅影响不锈钢的 外 观质量 , 也会对 产品的后 续 加工 产生 不利影 响,故在后 续加 工前必须 采用酸洗 、 抛光等表 面 处理 方法将其 除去.不锈 钢 氧化 皮为Ni

0 2 、 c ~

2 o

3 、 F e O・ c ~

2 o

3 、 F e O・ C r

2 0・

3 F e

2 03 等致密型氧化 物,去除难 度 因不 锈 钢牌 号及零件规格 、 制造 条件的差异而不同, 如果表面处理不当, 不仅浪费人力 , 还 可能造成 不锈 钢点 蚀、报废.不 锈钢 酸洗 、 钝化 目前研 究 报道 较少,笔者就一些 在生产中简 便可行的不锈钢 表面处 理 方法 介绍 如下 .

1 不锈钢酸洗 酸洗 的 主要 目的 是除去不锈钢经高温作业(如热处理 、 焊接 、 锻造、铸造等 ) 产生的氧化膜 , 露 出不锈钢原 始表 面 .不锈 钢零 件形 状、规格 不同,有时需要采用的酸洗方法也不 同, 如浸洗、 擦洗、 酸洗 膏酸洗 等.不锈钢 的酸洗 、 钝化包括如下步骤L

1 - -

3 ] : 酸洗 前验 收一 除 油一 水 洗一 酸洗 一 水洗一 除 挂灰一 水 洗一 钝 化一 水洗一 中和一 水 洗一 干燥 一 除氢 .

1 .

1 除油 表面油污严重时, 应使用有机溶剂如汽油等清 洗 .油污较少 时可 以采用化学除油 、 电化学除油等. 收稿 日期 :

2 0

0 5 ―

0 4

3 0 (

1 ) 化学 除油: 氢氧化钠

6 0 ~8

0 g / L, 磷酸钠

2 0 ~4

0 g / L, 碳酸钠20~4

0 g / L, 硅酸钠3~1

0 g / L.总碱 度65~lOOg/L, 温度70~9

0 ℃ , 时间以油除 净为止 . (

2 ) 电化 学除油: 氢氧化钠

3 0 ~5

0 g / L, 磷酸 钠20--3

0 g / L, 碳酸钠

2 0 - -3

0 g / L, 水玻璃

3 ~5 g / L.总碱度

4 0 ~6

0 g / L , 温度

6 0 ~8

0 ℃ , 电流 密度 3~

1 0 A/ d i n2 , 时间:阴极

3 ~5 r ai n, 阳极

1 ~5 mi n , 电极材料用钢板或镀镍钢板. 大规格 不锈 钢 产品 , 如复 合板 、 大 型压力 容器 等, 无法放人除油槽 中除油 , 可以用抹布或拖布蘸 常温 除油剂 、 洗 衣粉 等 的水溶 液,擦拭 除油 . 批量大 、 尺寸小而重量轻的零件 , 用滚筒除油 更好.将这些零件放人滚筒内加上适当的磨料和 除油剂进行除油 , 效果好 , 成本低 , 操作方便.但 不适用 于易 变形 的薄 片零 件.除油干净 的标准 为: 除油后水洗 , 水膜连续

3 0秒不裂开 .

1 .

2 酸洗 根据不锈钢的材质选用酸洗液.奥氏体不锈 钢 采用 侵蚀 性较强的溶 液 酸洗 效果较好,而马氏体不锈钢采用侵蚀性 较弱 的溶液酸洗效果较好. 不 锈钢 零件 形状 、 规格 不同,有时需 要采 用 的酸洗 方 法也不 同.

1 .

2 .

1 浸洗 较小的零件可以浸人酸洗槽 中浸洗.奥氏体 不锈 钢酸洗 工 艺见 表1.维普资讯 http://www.cqvip.com 第21卷第 3期林百春 : 不锈钢表面处理 : 酸洗 、 钝化与抛光 ・3

7 ・ 注:

1 )喷砂件时间为

1 ~3 mi n . 马氏体不锈钢酸洗可以使用以下工艺: (

1 ) 硝酸

2 0 %( ) , 氢氟酸

8 %~1

0 %( ) , 水 余量 , 室温 下3~l O mi n . (

2 ) 硝酸140~150g/L, 磷酸110~1

2 0 g / L, 水余量, 室温下

5 ~l O mi n .

1 .

2 .

2 擦洗较大规格不锈钢工件 , 如复合板、 大型压力容 器等 , 无 法放入 酸洗 槽 中酸 洗,可以用 耐酸 布蘸 表1溶液, 反复多次擦拭进行酸洗.其 焊缝及热影 响区 , 可以涂上 溶液 , 用 水砂 纸擦 洗 .焊缝 中夹 杂 的焊剂和 焊渣 可用 钢针 等工 具挑 去.1.2.3酸洗膏 酸洗 对于复合板 、 压力容器等大规格工件 , 也可 以涂上酸洗 膏进行 酸洗.常用 配方 如下 : (

1 ) 硝酸

1 0 % ~

1 5 % ( ) , 氢氟酸15%~20%( ) , 水60%~7

0 %( ) . (

2 ) 硝酸

5 %( ) , 硫酸

1 0 %( ) , 盐酸40%(),水45%( ) . 两种溶液中分别加入陶土 , 调成糊膏状 即可.

1 .

2 .

4 其他 酸洗 方法 较大 的圆筒 , 管子内可 以在 表 面涂 少量酸洗液,使其转动, 进行酸洗. .有些大件 的局部 , 如压 力容器 的焊 缝,可以用钢 丝轮,砂轮打 磨后,再涂酸洗 膏或酸 洗液酸 洗.有必要 特别提 出的是 , 酸洗 要注 意 以下几 点:(1)马氏体不锈 钢不能用腐蚀性较强的配方 酸洗 , 否则会发生局部腐蚀.但奥氏体不锈钢可 以用酸洗马氏体不锈钢的工艺进行酸洗. (

2 ) 表 1的配方 4中含有氯离子 , 酸洗速度较 快,只用 于厚 氧化膜的初 酸洗.初 酸洗 后再用其他酸洗 工艺进 行第 二次 酸洗 .氯离子易 引起不 锈 钢点腐蚀 .配制酸洗溶液时尽量用蒸馏水, 防止 氯离子的混入. (

3 ) 擦洗 、 滚洗 、 酸洗膏酸洗时 , 应使酸洗表面 始终保持湿润, 不能干燥 , 否则局部 酸浓度过高, 将产 生云雾 状花纹 . (

4 ) 在各种酸洗 工艺 过程 中都必须注意严格 控制 酸洗温度、时间等工艺条件,否则会酸洗不足、过酸洗 , 甚至 发生 工件 腐 蚀报废 .

1 .

3 除挂灰 不锈 钢 酸洗 后表面一般都残留有一 层挂灰.除去挂 灰 的方法 有如下两种:(1)电化 学 除挂 灰.即用 电化学 除 油槽 , 进行阳极 处理.阳极 电流 密度3~5 A/ d m2 , 时间

5 ~l O mi n .(

2 ) 气/ 水枪冲洗 挂灰.即用压力 为2~5 v , g / c I n 2的压缩空气和 自 来水混合的高速水流冲洗工件.

1 .

4 降活 当用含盐酸的溶液酸洗后, 氯离子被不锈钢表 面吸附, 尤其是夹杂、 发纹等缺陷处, 即使用蒸馏水 洗也难洗净.氯 离子使不锈 钢易受 腐蚀 , 难 以钝 化, 所以必须除去氯离子 , 这个过程称降活处理. 可以用热 的蒸馏 水清 洗2~3次, 再用热 的20%~5

0 %硫 酸钠溶液 浸洗.即使作 了这些处 理,效果往往还是不太 理想 , 所以, 对耐蚀性要 求高的不锈 钢制 品,尽量不用含 盐酸的溶 液 酸洗 .

1 .

5 除氢 抗拉 强度 大于lOOkg的不锈 钢,酸洗 后 应在空气循环炉内于

1 8

0 ~2

0 0 C进行除氢处理

2 ~

3 h , 防止氢 脆.2钝化钝化 是用一定的溶液对不锈钢表面进 行处理,使不锈钢表面形成耐腐蚀的钝化膜, 溶解表面 铁等金属杂质 , 以提高耐腐蚀性.不锈钢经过酸 洗后,应按下 述工 艺进 行钝 化处 理【3--6J.(1)硝酸

3 0

0 ~5

0 0 g / L, 室温下

3 0 ~6

0 mi n . (

2 ) 硝酸300~5

0 0 g / L, 重铬酸钠

2 0 ~3

0 g / L, 室温 下30~6

0 mi n . 为避 免不 锈钢表面有残 留 的钝 化液,造成以后的腐蚀 , 钝化后应在

3 0 ~5

0 g / L的碳酸钠溶液 中于室 温下 中和处 理lmi n .

3 抛光维普资讯 http://www.cqvip.com ・

3 8 ・ 材料开发与应用20o6年 6月3.1机械抛 光L

2 J 机械 抛 光是 指 用抛 光轮、抛光带 等进 行抛光和成批 光饰 .成批 光饰 是借 助 抛光 剂 中的磨料 对 零件 表面的抛 磨作用,使表面平滑,达到抛光作用.抛光后 可以获得

0 .

4 m 以下 表面粗糙度的镜面 光亮 . 形状简 单 的零 件可以用硬抛 光轮或抛光带,形状 复杂 的零件 用软 抛光 轮抛 光 .批量 大 的小 零 件用 成批光 饰法.成 批光饰又有滚 筒滚光、振动机振 动光饰 、 离 心机离 心 光饰 和旋 转光饰 等方 法.机械 抛光 对表 面磨 削量很 小 .难 以抛光 粗糙 表面.这 时需要 预先 进行 磨光 , 用 磨光 轮、磨光带 沾磨 光膏进 行磨 削,分粗磨 、 中磨 和精磨 .精磨后表面粗糙 度可 以达 到0.4m. 为了达到一 些其他要 求,如去氧 化皮、 去毛刺、去焊渣 、 消光 等 目的 , 有时也进 行喷砂 、 喷丸和用钢 丝轮刷光 等表面处 理,用不锈钢丝 轮抛 光的表面 可 以较 好地 避免 铁 污染 .

3 .

2 化 学抛 光【7.11J化学抛光 是把零件浸入 适当的溶 液中, 因溶 液对表面凸出部 位比凹下 部位 溶解快,从而使表 面整平 , 达到 抛光 目的.一 般来 说,化学抛 光 的抛 光 能力较 差,只能少量提高光亮度 .但 比机 械抛光省力 、 省时 , 且 能够 对小 型零 件 的内表面 进行 抛光.近来 也有报道采用加入光亮剂的办法 可使

1 8 ― 8型奥氏体不锈钢表面抛至镜面光亮.化 学抛光工 艺见 表2,但要注 意 以下几 点.(1)配方 2的抛 光速度快,光洁度较 低,宜用于预 抛光 . (

2 ) 化学抛光后产生活性表面 , 必须对工件进 行钝 化处理 , 以保证 耐蚀 性.(3)对于血管支架、 螺钉等大批量小 型零件, 应采 取机械 搅拌 使抛 光 均匀 . (

4 ) 对不锈钢复合板等产品的大面积表面进行 抛光处理时, 尤其要注意使被抛光面保持湿润, 且应于抛光后进 行充分水洗 , 以 防表 面亮度不均匀 . 表2化学抛光 工艺

3 .

3 电化 学抛 光【

1 1

8 J 电化学抛光能提高零件反光性 能;

提高耐腐 蚀性 ;

降低机加工件表面硬度 ;

并因降低表面粗糙 度而降低摩擦系数.电化学抛光也可用来除去零 件毛刺等.与机械抛光相 比, 电化学抛光有 如下 特点. (

1 ) 机械抛光会产生表面硬化层及磨料夹杂, 降低不锈钢的耐腐蚀性 , 而 电化学抛光产生钝化 表面 , 增加不锈钢的耐腐蚀性. (

2 ) 电化学抛光对基材有一定要求, 如金相组 织不均匀时会产生 不均匀 的抛光表 面,深的划伤不 能被抛光平 整.而机械抛 光对基材 的要求 低得多 . (

3 ) 对形状复杂零件 、 线材、 薄板和细小零件 , 用 电化学抛 光 比机械 抛 光容 易得 多.(4)电化学抛光 比机械抛光生产效率高 , 但大 型工件不能放人抛光槽 中, 并需要特别大的电流 , 难 以电化学抛光 , 其工艺见表

3 . (

5 ) 电化学抛光工件表面电流密度必须均匀, 必要 时需用象形阴极 , 否则表面亮度不均匀. (

6 ) 电化学抛光时电流 比较大 , 夹具与工件需 有足够大的接触 面积并接触 良好 , 否则局部过热 会烧 毁工 件.(7)某些用于奥氏体不 锈钢 的抛光工艺不能 用来抛光马氏体不锈钢 , 容易产生腐蚀. 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2l卷第 3期 林百舂 : 不锈钢表面处理 : 酸洗 、 钝 化与抛光 ・3

9 ・

4 结束语 不锈钢酸洗配方虽然不少 , 但使用时一定要 小 心谨慎 .对 于不 同 的不锈 钢制 品要 选用各 自合 适的配方 , 必要 时应 在酸 洗 前进行 小样 试验 , 效果好再投产 .这样才能保证 酸洗 质量 , 避免发生点蚀等缺陷.有耐腐蚀性要求 的不锈钢 , 酸洗后必 须仔细钝化 、 中和 , 以确保质量.不锈钢机械抛光 后,应酸洗 、 钝化 , 除去表面杂质, 才能保证表面不 变色,不产生 花纹 .化 学抛 光产 生活 性表 面,也应........