不銹鋼的應用日益廣泛,該材料的主要特點是耐腐蝕,即不銹性質,用這種材料制造的零件具有較長的壽命。但是不銹鋼最易使人誤解的也正是它的不銹性質。許多工廠在生產中不注意不銹鋼的防銹措施,甚至機械加工完畢后,不經表面處理就裝配使用,因而導致各種腐蝕事故的發生。
      從合作項目和引進資料中可以看出,國外凡不銹鋼零件,如無電鍍等要求的,一般都要經過鈍化處理才能裝配使用,且對鈍化工藝的操作控制和鈍化膜的質量檢驗都極為嚴格。事實證明,不銹鋼只有經過鈍化處理后,才能使表面保持長久穩定(即鈍態),提高耐蝕程度。

      本文根據有關文獻和生產實踐,綜合論述不銹鋼的各種鈍化工藝,并論述不銹鋼的合金組織和加工狀態對鈍化工藝的影響,以及有關鈍化膜的質量控制。

1不銹鋼鈍化工藝的用途和分類

    1.1不銹鋼鈍化工藝的用途不銹鋼鈍化工藝的用途如下:

    (l)提高不銹鋼在環境介質中的熱力學穩定性。經鈍化的不銹鋼在金屬電偶序中處于較正的位置(與銀相近),而活態不銹鋼則處于較負的位置(與普通鋼鐵相近)。
    (2)預防不銹鋼的局部腐蝕。一般,不銹鋼的各種局部腐蝕(甚至包括磨損腐蝕和腐蝕疲勞)都與表面質量有關。例如鈍化可以消除點蝕的萌生源,并使臨界點蝕的電位變正l’]。

    (3)保證不銹鋼表面具有足夠的清潔度。鈍化可以清除掉不銹鋼表面的金屬污染物,如粘附或嵌人不銹鋼表面的金屬雜質(銅、鋅、福、鉛及低熔合金)和游離鐵,使表面清潔穩定。這在尖端技術中十分重要,因為這些金屬污染物容易導致不銹鋼腐蝕破裂。

    (4)清除不銹鋼表面的熱加工氧化物。為此需用兼有浸蝕和鈍化作用的溶液,如含有氫氟酸的硝酸溶液。
    (5)作為其他工序的補充處理,如不銹鋼在噴砂、噴丸、電拋光和化學拋光后都應進行鈍化處理。
    (6)醫療外科用的不銹鋼植人物通過鈍化處理,可以凈化表面,防止人體組織液的腐蝕。

    1.2不銹鋼鈍化工藝的分類
      根據不銹鋼容易在氧化性介質中形成膜層的特點,最常用的鈍化劑是硝酸,此外還有其他類型的鈍化方法,詳見圖1。干法J一室}一熱溫法處理法體型不銹鋼的強化不必經過熱處理,一般具有較均勻的組織,鈍化效果較好。而馬氏休型不銹鋼則需要通過熱處理強化,產生多相組織,這既降低材料本身的耐蝕性,也不利于鈍化工藝的進行。
    (3)從加工狀態來說,經機械加工的切削件和拋光件鈍化效果最好。而粗糙表面,如鑄造、噴砂、鍛造等零件,鈍化效果較差。

    (4)不銹鋼的某些元素,如錳、碳、硅、硫、硒等,對鈍化不利。尤其是含硫、硒的不銹鋼,鈍化效果較差。
    (5)經滲碳、滲氮、銅焊及其他軟釬樣的不銹鋼零件,不允許鈍化。因為鈍化處理會損害前道工序的質量。

2 不銹鋼的干法鈍化工藝
     單一硝酸型   硝酸/重鉻酸鹽型    硝酸/氫氟酸型    王水型
不銹鋼屬一于自鈍化金屬,在空氣中具有強烈的鈍化趨勢。本工藝就是將不銹鋼零件置于清潔空氣中,經一段時間的存放或加溫處理,形成表面鈍化膜。如將零件置于干燥器中存放24h,可以形成自然鈍化膜。亦可在熱處理爐中加溫處理。還可以在較高溫度下通過變更溫度和時間,進行調色處理。有時還需使爐內成為真空,或通人保護氣氛,如蒸汽、氫氣、氨氣等。但是所有上述處理前,必須仔細清理零件,表面不能有油污、氧化物和其它臟物。
一酸型硝電化學法化學法
不銹鋼鈍化工藝
鉻酸或重鉻酸鹽型
硫酸型
雙氧水型
堿液型
L型酸硝

圖1不銹鋼鈍化工藝分類
L3不銹鋼的可鈍化性為了取得最佳鈍化效果,應根據不銹鋼的合金組成和加工狀態來確定鈍化工藝。鈍化效果既取決于工藝方法,也受到不銹鋼材料的制約。不銹鋼的可鈍化性歸納如下:
(l)不銹鋼的鈍化能力取決于組成元素的鈍化能力。在組成元素中,鎳、鉻屬于鈍化性強的元素,而鐵的鈍化能力則次之。因此,鎳和鉻的含量愈高,不銹鋼鈍化能力愈強,而且鈍化穩定性隨著鎳鉻含量的提高而增加。
(2)就不銹鋼類型來說,奧氏體型、鐵素3不銹鋼的化學鈍化工藝

3.1硝酸型 迄今為止,硝酸型仍是應用最廣的鈍化液。根據溶液組成物不同,可分為單一硝酸型、硝酸/重鉻酸鹽型、硝酸/氫氟酸型、工水型等。
3.1.1單一硝酸型鈍化溶液由硝酸組成,屬子通用型,可用于各種不銹鋼鈍化。根據硝酸濃度可分為高濃度(40%一60%,體積比,下同)和低濃度(20%一40%)或者酸、水濃度為卜1或:12
的兩種配方。

20%硝酸配方適用各種不銹鋼。20%一40%硝酸,50一70℃,60~,適用300型不銹鋼和含鉻量)17%的400型不銹鋼(易切削鋼除外)。溶液溫度低于40一50℃時,可處理含鉻量<17%的400型不銹鋼及鈍鉻易切削類不銹鋼「2}。

3.1.2稍酸/重鉻酸鹽型

      該型溶液中需添加少量重鉻酸鈉或重鉻酸鉀,以增強溶液的鈍化能力。該型溶液在國外應用較廣,常用配方及適用鋼種見表21’]。60一70℃,30rnlno據資料4[],對易切削的純鉻鋼和含鉻12%一14%的鋼,鈍化需用更濃的溶液:硝酸40%一60%,Na廠Orz:1.5%一2.5%,37一60℃,可防止出現云狀花紋,對易切削鉻鎳鋼,建議使用硝酸20%,重鉻酸鈉2%的溶液,43一54℃。該工藝還可代替其他容易導致不銹鋼腐蝕的鈍化配方。硝酸/重鉻酸鹽型溶液還適用于經過機械加工、具有較低粗糙度表面的低鉻不銹鋼。對于再硫化的不銹鋼,如含硫.03%的416、430和300型鋼,可避免產生浸蝕性的灰色或黑色表面。
3.1.3硝酸/氫氟酸型
      該型溶液是兼有浸蝕和鈍化作用的綜合型配方�？稍阝g化同時,清除掉熱加工氧化皮和表面極薄的貧鉻層金屬。當氧化皮除去后,整個反應轉變以鈍化為主。典型工藝為:HNO310%,HIF%,76℃,3而n。根據不同鋼種選擇鈍化溶液,見表3。國內有關工藝則有1)HF一l法、PA法等
3.1.4王水型
      該型配方見于國內60年代文獻。具體工藝為:普通王水,配制后放置24h后使用,鈍化時間10一20~,表面為銀白色。當鈍化時間延長到30n衛n時,表面便出現麻點。經稱重,鈍化后零件有失重現象。在不銹鋼鈍化中,鹽酸為去鈍化劑。雖然在很稀的鹽酸中,不銹鋼有可能鈍化,但大量接觸氯離子,對不銹鋼終非益事,該型溶液未見有正式使用的報導。
3.3.2非硝酸型

      為防止硝酸的NOx有害氣體,還出現一些非硝酸型鈍化配方,如硫酸型、雙氧水型、堿液型等.鉻酸或重鉻酸鹽型屬于非硝酸型,但本身也存在鉻污染問題。

3.3.2.
1鉻酸或重鉻酸鹽型
該工藝與銅合金鈍化相似,是不銹鋼鈍化的早期配方。鉻酸和重鉻酸鹽是強氧化劑,具有較好的鈍化效果,但因鉻污染問題,現避免使用。有些則發展為專門的不銹鋼染色工藝。
3.2.2硫酸型 該型溶液適用于200、3c0、400型不銹鋼、沉淀硬化鋼、以及除切削鋼之外的馬氏體時效鋼。配方為:H多0:8%一H%(體積),65oC,5一45n刀no
上述不銹鋼在硫酸溶液中處理可達到鈍態,具有一定的耐蝕能力,但表面光潔度低,在生產中較少使用。但近來也出現光亮型的硫酸鈍化配方。
.3.23雙氧水型
該型溶液以雙氧水作為氧化劑,濃度控制在25%一30%,并加有整平光亮劑和穩定劑。工作條件為55一59℃,5一snun。鈍化后還要在有機緩蝕劑中進行補充處理,增強鈍化膜的耐蝕性,20一300C,10一15517]。
3.2.4堿液型

3Cr13、4Cr3I馬氏體型不銹鋼的耐蝕性較差,用酸性鈍化難以取得滿意效果。近期有報導,可以在堿性溶液中鈍化。配方為:氫氧化鈉14%,磷酸鈉3%,氧化劑2克/升,100一110℃,鈍化時間通過試驗確定。零件鈍化前需在22ilITL/硫酸溶液中浸蝕3偽。
該工藝的操作要點是:嚴格控制各成分的濃度,保持恒溫.零件鈍化在未出現色澤變化之前,就應從槽中取出,以保持本色。
3.33處理方法
3.3.31浸漬法
      這是最普通的方法,將零件浸人溶液中,按指定規范處理。所用籃子、夾具都應用不銹鋼材料制造。
3.3.32噴液法
將鈍化溶液噴射到零件上,經一段時間,再用清水沖洗干凈。適宜于大尺寸零件。
3.3.33膏狀涂抹法l9]
    分別將酸洗液、鈍化液及載體調成糊狀,用刷子或刮片將膏體涂刷在零件表面,然后用抹布擦掉,再用清水沖洗干凈�？稍诂F場進行,避免環境污染。但所需時間較長,一般在1一h2以上。
3.33.4鈍化性涂料
即在油漆等涂料中加人鈍化劑,提高涂料的耐蝕作用。鈍化劑在涂料中起氧化和固化的作用。