凯发国际娱乐官网入口 不銹鋼表面處理酸洗鈍化與拋光

摘要:介紹了近年來開發的部分不銹鋼產品的酸洗、鈍化及機械拋光、化學拋光、電化學拋光工藝,針對不同的不銹鋼牌號及零件規格,給出了相應的表面處理配方及工藝方案。本文由 青島拋丸機 生產廠家青島淳九整理，更多拋丸機相關內容請參考拋丸機網站。
關鍵詞:不銹鋼;表面處理;酸洗;鈍化;拋光

不銹鋼因其優良的耐腐蝕性和良好的外觀而廣泛應用。不銹鋼在生產過程中,不可避免地要經過退火、正火、淬火、焊接等加工過程,表面時常會產生黑色的氧化皮。氧化皮不僅影響不銹鋼的外觀質量,也會對產品的后續加工產生不利影響,故在后續加工前必須采用酸洗、拋光等表面處理方法將其除去。不銹鋼氧化皮為NiO2、Cr2O3、FeO#Cr2O3、FeO#Cr2O#3Fe2O3等致密型氧化物,去除難度因不銹鋼牌號及零件規格、制造條件的差異而不同,如果表面處理不當,不僅浪費人力,還可能造成不銹鋼點蝕、報廢。不銹鋼酸洗、鈍化目前研究報道較少,筆者就一些在生產中簡便可行的不銹鋼表面處理方法介紹如下。

1?不銹鋼酸洗

酸洗的主要目的是除去不銹鋼經高溫作業(如熱處理、焊接、鍛造、鑄造等)產生的氧化膜,露出不銹鋼原始表面。不銹鋼零件形狀、規格不同,有時需要采用的酸洗方法也不同,如浸洗、擦洗、酸洗膏酸洗等。不銹鋼的酸洗、鈍化包括如下步驟[1~3]:酸洗前驗收)除油)水洗)酸洗)水洗)除掛灰)水洗)鈍化)水洗)中和)水洗)干燥)除氫。
1.1?除油

表面油污嚴重時,應使用有機溶劑如汽油等清洗。油污較少時可以采用化學除油、電化學除油等。
(1)化學除油:氫氧化鈉60~80g/L,磷酸鈉20~40g/L,碳酸鈉20~40g/L,硅酸鈉3~10g/L。總堿度65~100g/L,溫度70~90e,時間以油除凈為止。
(2)電化學除油:氫氧化鈉30~50g/L,磷酸鈉20~30g/L,碳酸鈉20~30g/L,水玻璃3~5g/L。總堿度40~60g/L,溫度60~80e,電流密度3~10A/dm2,時間:陰極3~5min,陽極1~5min,電極材料用鋼板或鍍鎳鋼板。
大規格不銹鋼產品,如復合板、大型壓力容器等,無法放入除油槽中除油,可以用抹布或拖布蘸常溫除油劑、洗衣粉等的水溶液,擦拭除油。批量大、尺寸小而重量輕的零件,用滾筒除油更好。將這些零件放入滾筒內加上適當的磨料和除油劑進行除油,效果好,成本低,操作方便。但不適用于易變形的薄片零件。除油干凈的標準為:除油后水洗,水膜連續30秒不裂開。

1.2?酸洗

根據不銹鋼的材質選用酸洗液。奧氏體不銹鋼采用侵蝕性較強的溶液酸洗效果較好,而馬氏體不銹鋼采用侵蝕性較弱的溶液酸洗效果較好。不銹鋼零件形狀、規格不同,有時需要采用的酸洗方法也不同。
1.2.1?浸洗
較小的零件可以浸入酸洗槽中浸洗。奧氏體不銹鋼酸洗工藝見表1

表1奧氏體不銹鋼酸洗工藝

注:1)噴砂件時間為1~3min。

??馬氏體不銹鋼酸洗可以使用以下工藝:
(1)硝酸20%(U),氫氟酸8%~10%(U),水余量,室溫下3~10min。
(2)硝酸140~150g/L,磷酸110~120g/L,水余量,室溫下5~10min。
1.2.2?擦洗

較大規格不銹鋼工件,如復合板、大型壓力容器等,無法放入酸洗槽中酸洗,可以用耐酸布蘸表1溶液,反復多次擦拭進行酸洗。其焊縫及熱影響區,可以涂上溶液,用水砂紙擦洗。焊縫中夾雜的焊劑和焊渣可用鋼針等工具挑去。
1.2.3?酸洗膏酸洗

對于復合板、壓力容器等大規格工件,也可以涂上酸洗膏進行酸洗。常用配方如下:
(1)硝酸10%~15%(U),氫氟酸15%~20%(U),水60%~70%(U)。
(2)硝酸5%(U),硫酸10%(U),鹽酸40%(U),水45%(U)。兩種溶液中分別加入陶土,調成糊膏狀即可。
1.2.4?其他酸洗方法

較大的圓筒,管子內可以在表面涂少量酸洗液,使其轉動,進行酸洗。有些大件的局部,如壓力容器的焊縫,可以用鋼絲輪,砂輪打磨后,再涂酸洗膏或酸洗液酸洗。有必要特別提出的是,酸洗要注意以下幾點:
(1)馬氏體不銹鋼不能用腐蝕性較強的配方酸洗,否則會發生局部腐蝕。但奧氏體不銹鋼可以用酸洗馬氏體不銹鋼的工藝進行酸洗。
(2)表1的配方4中含有氯離子,酸洗速度較快,只用于厚氧化膜的初酸洗。初酸洗后再用其他酸洗工藝進行第二次酸洗。氯離子易引起不銹鋼點腐蝕。配制酸洗溶液時盡量用蒸餾水,防止氯離子的混入。
(3)擦洗、滾洗、酸洗膏酸洗時,應使酸洗表面始終保持濕潤,不能干燥,否則局部酸濃度過高,將產生云霧狀花紋。
(4)在各種酸洗工藝過程中都必須注意嚴格控制酸洗溫度、時間等工藝條件,否則會酸洗不足、過酸洗,甚至發生工件腐蝕報廢。
1.3?除掛灰

不銹鋼酸洗后表面一般都殘留有一層掛灰。除去掛灰的方法有如下兩種:(1)電化學除掛灰。即用電化學除油槽,進行陽極處理。陽極電流密度3~5A/dm2,時間5~10min。(2)氣/水槍沖洗掛灰。即用壓力為2~5kg/cm2的壓縮空氣和自來水混合的高速水流沖洗工件。
1.4?降活

當用含鹽酸的溶液酸洗后,氯離子被不銹鋼表面吸附,尤其是夾雜、發紋等缺陷處,即使用蒸餾水洗也難洗凈。氯離子使不銹鋼易受腐蝕,難以鈍化,所以必須除去氯離子,這個過程稱降活處理。可以用熱的蒸餾水清洗2~3次,再用熱的20%~50%硫酸鈉溶液浸洗。即使作了這些處理,效果往往還是不太理想,所以,對耐蝕性要求高的不銹鋼制品,盡量不用含鹽酸的溶液酸洗。
1.5?除氫

抗拉強度大于100kg/mm2的不銹鋼,酸洗后應在空氣循環爐內于180~200e進行除氫處理2~3h,防止氫脆。

2?鈍化

鈍化是用一定的溶液對不銹鋼表面進行處理,使不銹鋼表面形成耐腐蝕的鈍化膜,溶解表面鐵等金屬雜質,以提高耐腐蝕性。不銹鋼經過酸洗后,應按下述工藝進行鈍化處理[3~6]。
(1)硝酸300~500g/L,室溫下30~60min。(2)硝酸300~500g/L,重鉻酸鈉20~30g/L,室溫下30~60min。為避免不銹鋼表面有殘留的鈍化液,造成以后的腐蝕,鈍化后應在30~50g/L的碳酸鈉溶液中于室溫下中和處理1min。

3?拋光

常用的拋光有機械拋光、化學拋光、電化學拋光3種。
3.1?機械拋光[2]

機械拋光是指用拋光輪、拋光帶等進行拋光和成批光飾。成批光飾是借助拋光劑中的磨料對零件表面的拋磨作用,使表面平滑,達到拋光作用。拋光后可以獲得0.4Lm以下表面粗糙度的鏡面光亮。形狀簡單的零件可以用硬拋光輪或拋光帶,形狀復雜的零件用軟拋光輪拋光。批量大的小零件用成批光飾法。成批光飾又有滾筒滾光、振動機振動光飾、離心機離心光飾和旋轉光飾等方法。機械拋光對表面磨削量很小。難以拋光粗糙表面。這時需要預先進行磨光,用磨光輪、磨光帶沾磨光膏進行磨削,分粗磨、中磨和精磨。精磨后表面粗糙度可以達到0.4Lm。為了達到一些其他要求,如去氧化皮、去毛刺、去焊渣、消光等目的,有時也進行噴砂、噴丸和用鋼絲輪刷光等表面處理,用不銹鋼絲輪拋光的表面可以較好地避免鐵污染。
3.2?化學拋光

[7、11]
化學拋光是把零件浸入適當的溶液中,因溶液對表面凸出部位比凹下部位溶解快,從而使表面整平,達到拋光目的。一般來說,化學拋光的拋光能力較差,只能少量提高光亮度。但比機械拋光省力、省時,且能夠對小型零件的內表面進行拋光。近來也有報道采用加入光亮劑的辦法可使18-8型奧氏體不銹鋼表面拋至鏡面光亮。化學拋光工藝見表2,但要注意以下幾點。(1)配方2的拋光速度快,光潔度較低,宜用于預拋光。(2)化學拋光后產生活性表面,必須對工件進行鈍化處理,以保證耐蝕性。(3)對于血管支架、螺釘等大批量小型零件,應采取機械攪拌使拋光均勻。(4)對不銹鋼復合板等產品的大面積表面進行拋光處理時,尤其要注意使被拋光面保持濕潤,且應于拋光后進行充分水洗,以防表面亮度不均勻。

表2化學拋光工藝

3.3?電化學拋光
[11~18]
電化學拋光能提高零件反光性能;提高耐腐蝕性;降低機加工件表面硬度;并因降低表面粗糙度而降低摩擦系數。電化學拋光也可用來除去零件毛刺等。與機械拋光相比,電化學拋光有如下特點。
(1)機械拋光會產生表面硬化層及磨料夾雜,降低不銹鋼的耐腐蝕性,而電化學拋光產生鈍化表面,增加不銹鋼的耐腐蝕性。
(2)電化學拋光對基材有一定要求,如金相組織不均勻時會產生不均勻的拋光表面,深的劃傷不能被拋光平整。而機械拋光對基材的要求低得多。
(3)對形狀復雜零件、線材、薄板和細小零件,用電化學拋光比機械拋光容易得多。
(4)電化學拋光比機械拋光生產效率高,但大型工件不能放入拋光槽中,并需要特別大的電流,難以電化學拋光,其工藝見表3。
(5)電化學拋光工件表面電流密度必須均勻,必要時需用象形陰極,否則表面亮度不均勻。
(6)電化學拋光時電流比較大,夾具與工件需有足夠大的接觸面積并接觸良好,否則局部過熱會燒毀工件。
(7)某些用于奧氏體不銹鋼的拋光工藝不能用來拋光馬氏體不銹鋼,容易產生腐蝕。

表3 不銹鋼電化學拋光工藝

4 結束語

不銹鋼酸洗配方雖然不少,但使用時一定要小心謹慎。對于不同的不銹鋼制品要選用各自合適的配方,必要時應在酸洗前進行小樣試驗,效果好再投產。這樣才能保證酸洗質量,避免發生點蝕等缺陷。有耐腐蝕性要求的不銹鋼,酸洗后必須仔細鈍化、中和,以確保質量。不銹鋼機械拋光后,應酸洗、鈍化,除去表面雜質,才能保證表面不變色,不產生花紋。化學拋光產生活性表面,也應進行鈍化處理。電化學拋光時,工件表面發生氧化,不銹鋼為鈍化狀態,不必再鈍化處理。拋光時,要根據對表面質量的要求和現有設備、工裝條件,選擇合適的拋光方法。
參考文獻:

[1] 柳玉波,等.表面處理工藝大全[M].北京:中國計量出版社,1996.
[2] 曾華梁,等.電鍍工藝手冊[M].北京:機械工業出版社,1989.
[3] 諸震鳴,等.不銹鋼鈍化工藝[J].電鍍與環保,1997,17(5):28~29