不锈钢表面处理:酸洗、钝化与抛光

2009-09-13 林百春 洛阳船舶材料研究所

  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NiO2、Cr2O3 、FeO·Cr2O3、FeO·Cr2O·3Fe2O3 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、钝化目前在真空技术网看到的研究报道较少,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(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)、钝化(hua)包括如下步骤: 酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)前验收—除(chu)油—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—除(chu)挂灰—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—钝化(hua)—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—中和—水(shui)洗(xi)(xi)(xi)(xi)—干(gan)燥—除(chu)氢。

1.1、除油

  表面油(you)污(wu)(wu)严重(zhong)时(shi),应使用有机(ji)溶剂如(ru)汽(qi)油(you)等(deng)清洗。油(you)污(wu)(wu)较(jiao)少(shao)时(shi)可(ke)以采用化学(xue)除(chu)油(you)、电化学(xue)除(chu)油(you)等(deng)。

  (1) 化学除油:氢氧化钠(na)60~80g/L ,磷酸钠(na)20~40g/L ,碳酸钠(na)20~40g/L ,硅(gui)酸钠(na)3~10g/L 。总碱度65~100g/L ,温度70~90℃,时(shi)间以油除净为止(zhi)。

  (2) 电(dian)化学除油:氢氧化钠30~50g/L ,磷酸钠20~30g/L ,碳(tan)酸钠20~30g/L ,水玻(bo)璃(li)3~5g/L 。总碱度40~60g/L ,温度60~80℃,电(dian)流密度3~10A/dm2 ,时间:阴极3~5min,阳(yang)极1~5min,电(dian)极材(cai)料(liao)用钢(gang)板或镀镍(nie)钢(gang)板。

  大规格不锈钢产品,如复合板、大型压力容器等,无法放入除油槽中除油,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。将这些零件放入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(chu)油(you)干净的(de)标准为(wei): 除(chu)油(you)后水(shui)洗,水(shui)膜连(lian)续(xu)30秒(miao)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(ke)以浸(jin)入酸洗槽(cao)中(zhong)浸(jin)洗。奥(ao)氏体(ti)不锈钢酸洗工艺见表(biao)1 。

表(biao)1  奥氏体不锈钢酸洗工艺

 注:1) 喷砂件时间(jian)为1~3min。

  马氏体(ti)不锈钢酸洗可以(yi)使用以(yi)下工艺:

  (1) 硝酸(suan)20%(φ) ,氢氟酸(suan)8 %~10%(φ) ,水余量(liang),室温下3~10min。

  (2) 硝(xiao)酸(suan)140~150g/L ,磷酸(suan)110~120g/L ,水余量,室温下(xia)5~10min。

1.2.2、擦洗

  较大(da)规(gui)格不锈钢(gang)工件(jian),如复(fu)合板、大(da)型压力容器等,无法放入酸(suan)洗(xi)(xi)槽中(zhong)酸(suan)洗(xi)(xi),可以用耐酸(suan)布蘸表1溶液(ye)(ye),反复(fu)多次擦(ca)拭进行酸(suan)洗(xi)(xi)。其(qi)焊(han)缝及(ji)热影响区,可以涂(tu)上溶液(ye)(ye),用水(shui)砂纸擦(ca)洗(xi)(xi)。焊(han)缝中(zhong)夹杂的(de)焊(han)剂(ji)和焊(han)渣可用钢(gang)针等工具(ju)挑去。

1.2.3、酸洗(xi)膏(gao)酸洗(xi)

  对于(yu)复合板(ban)、压力(li)容(rong)器等大规(gui)格工件(jian),也可以涂(tu)上(shang)酸洗膏进(jin)行酸洗。常用配方如下:

  (1) 硝酸(suan)10%~15%(φ),氢(qing)氟酸(suan)15 %~20%(φ),水60%~70%(φ)。

  (2) 硝酸5%(φ),硫酸10%(φ) ,盐酸40%(φ),水45%(φ)。

  两种溶液(ye)中(zhong)分(fen)别加入陶土,调成(cheng)糊膏状(zhuang)即可。

1.2.4、其他酸洗(xi)方法(fa)

  较大的圆筒,管(guan)子内可以在表(biao)面涂少量酸洗(xi)(xi)(xi)液,使其转(zhuan)动(dong),进行酸洗(xi)(xi)(xi)。有些大件的局部,如(ru)压力容(rong)器(qi)的焊缝,可以用钢丝轮,砂轮打磨后,再涂酸洗(xi)(xi)(xi)膏(gao)或(huo)酸洗(xi)(xi)(xi)液酸洗(xi)(xi)(xi)。

  有必(bi)要特(te)别提出的是,酸洗要注(zhu)意以(yi)下几点:

  (1) 马氏体不(bu)锈钢不(bu)能(neng)用腐蚀(shi)性较强的配方(fang)酸洗,否则会发生局部腐蚀(shi)。但奥氏体不(bu)锈钢可以用酸洗马氏体不(bu)锈钢的工艺进(jin)行酸洗。

  (2) 表(biao)1的配方4中含有氯(lv)离(li)子,酸(suan)洗速度较(jiao)快,只用(yong)于厚氧(yang)化膜(mo)的初酸(suan)洗。初酸(suan)洗后再(zai)用(yong)其他酸(suan)洗工艺(yi)进(jin)行第二次酸(suan)洗。氯(lv)离(li)子易引起(qi)不(bu)锈钢点腐蚀。配制酸(suan)洗溶液时尽量用(yong)蒸(zheng)馏水,防止氯(lv)离(li)子的混入(ru)。

  (3) 擦洗(xi)(xi)、滚洗(xi)(xi)、酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)膏酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)时,应(ying)使酸(suan)(suan)洗(xi)(xi)表面始终保持湿润,不能干燥(zao),否(fou)则(ze)局部酸(suan)(suan)浓度(du)过(guo)高,将产生云雾状花纹。

  (4) 在各(ge)种酸洗工(gong)艺过程中都(dou)必须注意严格(ge)控制酸洗温度、时间等工(gong)艺条(tiao)件,否则会酸洗不足、过酸洗,甚至发生工(gong)件腐蚀报废。

1.3、除挂灰

  不(bu)锈钢酸洗(xi)后表面一(yi)般都(dou)残留有(you)一(yi)层挂灰。除去挂灰的(de)(de)方法有(you)如(ru)下(xia)两种: (1) 电化学除挂灰。即用电化学除油槽,进行阳极(ji)处理。阳极(ji)电流密度3~5A/dm2,时间5~10min。(2) 气(qi)(qi)/水枪冲洗(xi)挂灰。即用压力为2~5kg/cm2 的(de)(de)压缩空气(qi)(qi)和自来水混合的(de)(de)高速(su)水流冲洗(xi)工件。