F.不銹鋼表面處理

1、不銹鋼表面處理：酸洗、鈍化與拋光材料研究所，河南洛陽471039摘要-4t 紹了近年來開發(fā)的部分不銹鋼產(chǎn)品的酸洗、鈍化及機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光工藝，針對(duì)不同的不銹鋼牌號(hào)及零件規(guī)格，給出了相應(yīng)的表面處理配方及工藝方案。關(guān)鍵詞：不銹鋼；表面處理；酸洗；鈍化；拋光中圖分類號(hào)：TG178 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A不銹鋼因其優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的外觀而廣泛應(yīng)用。不銹鋼在生產(chǎn)過程中，不可避免地要經(jīng)過退火、正火、淬火、焊接等加工過程，表面時(shí)常會(huì)產(chǎn)生黑色的氧化皮。氧化皮不僅影響不銹鋼的外觀質(zhì)量，也會(huì)對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)加工產(chǎn)生不利影響，故在后續(xù)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Ni02、c2

2、o3、FeO ·c2o3、FeO ·Cr20·3Fe203等致密型氧化物，去除難度因不銹鋼牌號(hào)及零件規(guī)格、制造條件的差異而不同，如果表面處理不當(dāng)，不僅浪費(fèi)人力，還可能造成不銹鋼點(diǎn)蝕、報(bào)廢。不銹鋼酸洗、鈍化目前研究報(bào)道較少，筆者就一些在生產(chǎn)中簡(jiǎn)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(jīng)高溫作業(yè)(如熱處理、焊接、鍛造、鑄造等 產(chǎn)生的氧化膜，露出不銹鋼原始表面。不銹鋼零件形狀、規(guī)格不同，有時(shí)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L1-3：酸洗前驗(yàn)收一除油一水洗一酸洗一水洗一除掛灰一水洗一鈍

3、化一水洗一中和一水洗一干燥一除氫。11 除油表面油污嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)使用有機(jī)溶劑如汽油等清洗。油污較少時(shí)可以采用化學(xué)除油、電化學(xué)除油等。(1化學(xué)除油：氫氧化鈉6080g L ，磷酸鈉2040g L ，碳酸鈉2040g L ，硅酸鈉310g L ?？倝A度65lOOg L ，溫度7090 ，時(shí)間以油除凈為止。(2電化學(xué)除油：氫氧化鈉3050g L ，磷酸鈉20-30g L ，碳酸鈉20-30g L ，水玻璃35g L ?？倝A度4060gL ，溫度6080 ，電流密度3 10Adin2，時(shí)間：陰極35rain ，陽極15min ，電極材料用鋼板或鍍鎳鋼板。大規(guī)格不銹鋼產(chǎn)品，如復(fù)合板、大型壓力容器等，無法放

4、人除油槽中除油，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。將這些零件放人滾筒內(nèi)加上適當(dāng)?shù)哪チ虾统蛣┻M(jìn)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(biāo)準(zhǔn)為：除油后水洗，水膜連續(xù)30秒不裂開。12 酸洗根據(jù)不銹鋼的材質(zhì)選用酸洗液。奧氏體不銹鋼采用侵蝕性較強(qiáng)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(guī)格不同，有時(shí)需要采用的酸洗方法也不同。121 浸洗較小的零件可以浸人酸洗槽中浸洗。奧氏體不銹鋼酸洗工藝見表1。 馬氏體不銹鋼酸洗可以使用以下工藝：(1硝酸20( ，氫氟酸8

5、 10( ，水余量，室溫下3lOmin 。(2硝酸140 150gL ，磷酸110120g L ，水余量，室溫下5lOmin 。122 擦洗較大規(guī)格不銹鋼工件，如復(fù)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(fù)多次擦拭進(jìn)行酸洗。其焊縫及熱影響區(qū)，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。123 酸洗膏酸洗對(duì)于復(fù)合板、壓力容器等大規(guī)格工件，也可以涂上酸洗膏進(jìn)行酸洗。常用配方如下：(1硝酸10 15( ，氫氟酸15 20( ，水6070( 。(2硝酸5( ，硫酸10( ，鹽酸40( ，水45( 。兩種溶液中分別加入陶土，調(diào)成糊膏狀即可。124

6、其他酸洗方法較大的圓筒，管子內(nèi)可以在表面涂少量酸洗液，使其轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)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(diǎn)：(1馬氏體不銹鋼不能用腐蝕性較強(qiáng)的配方酸洗，否則會(huì)發(fā)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(jìn)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(jìn)行第二次酸洗。氯離子易引起不銹鋼點(diǎn)腐蝕。配制酸洗溶液時(shí)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(shí)，應(yīng)使酸洗表面始終保持濕潤(rùn)，不能干燥，否則局部酸濃度過高，將產(chǎn)生云霧狀花紋。(

7、4在各種酸洗工藝過程中都必須注意嚴(yán)格控制酸洗溫度、時(shí)間等工藝條件，否則會(huì)酸洗不足、過酸洗，甚至發(fā)生工件腐蝕報(bào)廢。13 除掛灰不銹鋼酸洗后表面一般都?xì)埩粲幸粚訏旎摇３旎业姆椒ㄓ腥缦聝煞N：(1電化學(xué)除掛灰。即用電化學(xué)除油槽，進(jìn)行陽極處理。陽極電流密度35A dm2，時(shí)間5lOmin 。(2氣水槍沖洗掛灰。即用壓力為25Kg cm2的壓縮空氣和自來水混合的高速水流沖洗工件。14 降活當(dāng)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(fā)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(gè)過程稱降活處理?？梢杂脽岬恼麴s水清洗23次，再用熱的20 5

8、0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(duì)耐蝕性要求高的不銹鋼制品，盡量不用含鹽酸的溶液酸洗。15 除氫抗拉強(qiáng)度大于lOOkg mm2的不銹鋼，酸洗后應(yīng)在空氣循環(huán)爐內(nèi)于180200"C進(jìn)行除氫處理2 3h，防止氫脆。2 鈍化鈍化是用一定的溶液對(duì)不銹鋼表面進(jìn)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(zhì)，以提高耐腐蝕性。不銹鋼經(jīng)過酸洗后，應(yīng)按下述工藝進(jìn)行鈍化處理【3-6J 。(1硝酸300500g L ，室溫下3060min。(2硝酸300500g L ，重鉻酸鈉2030g L ，室溫下3060min 。為避免不銹鋼表面有殘留的鈍化液，造成以后的

9、腐蝕，鈍化后應(yīng)在3050g L 的碳酸鈉溶液中于室溫下中和處理lmin 。3 拋光31 機(jī)械拋光L2J機(jī)械拋光是指用拋光輪、拋光帶等進(jìn)行拋光和成批光飾。成批光飾是借助拋光劑中的磨料對(duì)零件表面的拋磨作用，使表面平滑，達(dá)到拋光作用。拋光后可以獲得04um 以下表面粗糙度的鏡面光亮。形狀簡(jiǎn)單的零件可以用硬拋光輪或拋光帶，形狀復(fù)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(dòng)機(jī)振動(dòng)光飾、離心機(jī)離心光飾和旋轉(zhuǎn)光飾等方法。機(jī)械拋光對(duì)表面磨削量很小。難以拋光粗糙表面。這時(shí)需要預(yù)先進(jìn)行磨光，用磨光輪、磨光帶沾磨光膏進(jìn)行磨削，分粗磨、中磨和精磨。精磨后表面粗糙度可以達(dá)到04um 。

10、為了達(dá)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(shí)也進(jìn)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。32 化學(xué)拋光【711 J化學(xué)拋光是把零件浸入適當(dāng)?shù)娜芤褐?，因溶液?duì)表面凸出部位比凹下部位溶解快，從而使表面整平，達(dá)到拋光目的。一般來說，化學(xué)拋光的拋光能力較差，只能少量提高光亮度。但比機(jī)械拋光省力、省時(shí)，且能夠?qū)π⌒土慵膬?nèi)表面進(jìn)行拋光。近來也有報(bào)道采用加入光亮劑的辦法可使188型奧氏體不銹鋼表面拋至鏡面光亮?；瘜W(xué)拋光工藝見表2，但要注意以下幾點(diǎn)。(1配方2的拋光速度快，光潔度較低，宜用于預(yù)拋光。(2化學(xué)拋光后產(chǎn)生活性表面，必須對(duì)工件進(jìn)行鈍化

11、處理，以保證耐蝕性。(3對(duì)于血管支架、螺釘?shù)却笈啃⌒土慵瑧?yīng)采取機(jī)械攪拌使拋光均勻。(4對(duì)不銹鋼復(fù)合板等產(chǎn)品的大面積表面進(jìn)行拋光處理時(shí)，尤其要注意使被拋光面保持濕潤(rùn)，且應(yīng)于拋光后進(jìn)行充分水洗，以防表面亮度不均勻。 33 電化學(xué)拋光【11 8 J電化學(xué)拋光能提高零件反光性能；提高耐腐蝕性；降低機(jī)加工件表面硬度；并因降低表面粗糙度而降低摩擦系數(shù)。電化學(xué)拋光也可用來除去零件毛刺等。與機(jī)械拋光相比，電化學(xué)拋光有如下特點(diǎn)。(1機(jī)械拋光會(huì)產(chǎn)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(xué)拋光產(chǎn)生鈍化表面，增加不銹鋼的耐腐蝕性。(2電化學(xué)拋光對(duì)基材有一定要求，如金相組織不均勻時(shí)會(huì)產(chǎn)生不均勻的拋光表面

12、，深的劃傷不能被拋光平整。而機(jī)械拋光對(duì)基材的要求低得多。(3對(duì)形狀復(fù)雜零件、線材、薄板和細(xì)小零件，用電化學(xué)拋光比機(jī)械拋光容易得多。(4電化學(xué)拋光比機(jī)械拋光生產(chǎn)效率高，但大型工件不能放人拋光槽中，并需要特別大的電流，難以電化學(xué)拋光，其工藝見表3。(5電化學(xué)拋光工件表面電流密度必須均勻，必要時(shí)需用象形陰極，否則表面亮度不均勻。(6電化學(xué)拋光時(shí)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(huì)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(chǎn)生腐蝕。 4 結(jié)束語不銹鋼酸洗配方雖然不少，但使用時(shí)一定要小心謹(jǐn)慎。對(duì)于不同的不銹鋼制品要選用各自合適的配方，必要時(shí)

13、應(yīng)在酸洗前進(jìn)行小樣試驗(yàn)，效果好再投產(chǎn)。這樣才能保證酸洗質(zhì)量，避免發(fā)生點(diǎn)蝕等缺陷。有耐腐蝕性要求的不銹鋼，酸洗后必須仔細(xì)鈍化、中和，以確保質(zhì)量。不銹鋼機(jī)械拋光后，應(yīng)酸洗、鈍化，除去表面雜質(zhì)，才能保證表面不變色，不產(chǎn)生花紋?；瘜W(xué)拋光產(chǎn)生活性表面，也應(yīng)進(jìn)行鈍化處理。電化學(xué)拋光時(shí)，工件表面發(fā)生氧化，不銹鋼為鈍化狀態(tài)，不必再鈍化處理。拋光時(shí)，要根據(jù)對(duì)表面質(zhì)量的要求和現(xiàn)有設(shè)備、工裝條件，選擇合適的拋光方法。參考文獻(xiàn)：1 柳玉波，等表面處理工藝大全M北京：中國(guó)計(jì)量出版社，19962 曾華梁，等電鍍工藝手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19893 諸震鳴，等不銹鋼鈍化工藝J電鍍與環(huán)保，1997，17(5：28-29

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