不锈钢及其制品在生产、加工、热处理及包装运输过程中,有可能破坏表面的钝化膜,从而降低不锈钢的耐点腐蚀晶间腐蚀、磨耗腐蚀的能力。特别是用在极其重要设备上的不锈钢件,要严格保持表面的纯净度,防止污染。这些问题都可以用能化来解决。钝化的目的是在不锈钢及其零件表面形成均匀的、密的钝化膜。



一、不锈钢钝化机理及影响因素


 不锈钢钝化理论有薄膜理论和吸附理论。薄膜理论认为是金属与介质作用,生成很薄的保护膜;吸附理论认为是离子吸附所引起的金属表面化学活泼性减少。薄膜或吸附层的存在,阻碍了腐蚀过程的进行,提高了金属的化学稳定性。在合金元素中,铬、镍都是可钝化性强的元素,所以,不锈钢,特别是铬含量、镍含量越高的不锈钢可钝化性越强。具有单相组织的奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢,因组织单一且均匀,可钝化性强。马氏体不锈钢热处理强化后具有多相组织,可钝化性差。



二、不锈钢常见钝化方法及化学法钝化工艺


  不锈钢钝化的方法很多,有化学法钝化和电化学法钝化方法,还有比较简单的常温自然钝化法、高温钝化法等。化学法钝化又依采用钝化介质的不同,分为硝酸型介质钝化法、硫酸型介质钝化法、双氧水型介质钝化法及碱液型介质钝化法等。


1. 硝酸型介质钝化


  目前,企业较普遍采用的是硝酸型化学钝化法。采用硝酸溶液的原因是因为硝酸是强氧化性酸,与不锈钢反应后,可形成质量优良的含铬元素的氧化膜。


  不同国家、不同企业选用的硝酸溶液浓度和钝化时间、温度等条件略有区别。下面介绍其中两种。


 ①. 硝酸型介质钝化


  硝酸(HNO3,浓度70%):10%~20%(按容积)


  水(H2O):其余


  使用温度:20~50℃


  浸泡时间:10~30min


  这是比较通用的钝化方法,特别适用于含铬量≥17%的不锈钢。


 ②. 硝酸-重铬酸盐型介质钝化


  硝酸(HNO3,浓度70%):20%~30%(按容积)


  重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O):2%(按重量)


  水(H2O):其余


  使用温度:20~50℃


  浸泡时间:10~30min


 在硝酸溶液中加人重铬酸盐可增强钝化能力,适用于含铬量<17%的各种不锈钢,但不适用于易切削的高硫、高硒不锈钢。易切削不锈钢钝化时,上述配方中的硝酸比例应提高至40%(按容积)。


2. 碱性溶液钝化


 Cr13型的马氏体不锈钢耐腐蚀性较差,用酸性钝化液难以取得好的效果,可以用碱性溶液钝化。


 氢氧化钠(NaOH):14%(重量比)


 磷酸钠(Na3PO4·12H2O):3%(重量比)


 亚硝酸钠(NaNO2):2g/L


 水(H2O):其余


 使用温度:100~110℃


 浸泡时间:20~30min



三、不锈钢钝化应注意的问题


 1. 为保证不锈钢的钝化效果,在钝化前应对工件表面进行清理、除油、酸洗,甚至是抛光,使工件显露出新鲜的金属基体。


 2. 钝化后的工件最好再进行一次补充后处理。


   ①. 奥氏体不锈钢在酸性介质钝化后,最好在1%的氢氧化钠溶液中进行短时间的中和处理。


   ②. 铁素体不锈钢钝化后,应在5%(重量比)的重铬酸钾(K2Cr2O7)中浸泡处理。


   ③. 马氏体不锈钢钝化后,可在5%(重量比)的重铬酸钠(K2Cr2O7)溶液中补充处理,也可在稀氢氧化钠(NaOH)溶液中进行短时浸泡处理。


 3. 不锈钢钝化后,应注意清理表面,保证表面洁净。


 4. 不锈钢的钝化效果、质量与钢种、成分、选用配方、温度、时间等因素有关,大批量首次采用钝化处理时,应试验后进行。


 5. 不锈钢的酸性或碱性钝化液均具有一定的腐蚀性,在配制和使用时应注意操作安全和防护。