不銹鋼的鈍化

不銹鋼的鈍化一直以來(lái)許多從事不銹鋼和材料制品生產(chǎn)的企業(yè)技術(shù)人員向我了解有關(guān)不銹鋼酸洗和鈍化的知識(shí)，為了大家更全面的掌握相關(guān)技術(shù)，我學(xué)習(xí)了“不銹鋼表面處理技術(shù)”、“電鍍與精飾”、“材料保護(hù)”等文獻(xiàn)。摘編了一些內(nèi)容，介紹給大家，以方便學(xué)習(xí)和使用。——李天寶概論不銹鋼鈍化的意義不銹鋼日益廣泛應(yīng)用的原因，主要是該系列材料的特點(diǎn)為耐腐蝕，即是不銹性質(zhì)，不銹鋼制造的零部件具有較長(zhǎng)的壽命。但是，不銹鋼最易使人誤解的也正是它的名稱(chēng)——不銹鋼。其實(shí)在不銹鋼制品的生產(chǎn)加工過(guò)程中也要注意采取防銹措施。這就是說(shuō)，不銹鋼在制成成品后，要經(jīng)過(guò)表面防銹處理，進(jìn)行裝配以后，才能認(rèn)為加工完畢，才能在以后的使用中防止各種腐蝕事故的發(fā)生。凡不銹鋼材料，如無(wú)電鍍或其他涂層要求，一般都要在預(yù)處理（包括酸洗去黑皮、拋光等）經(jīng)過(guò)鈍化處理，才能當(dāng)成品使用或裝配成部件。事實(shí)表明，不銹鋼只有最后經(jīng)過(guò)鈍化處理，才能使表面保持長(zhǎng)久的鈍態(tài)穩(wěn)定，因而，才能提高耐蝕性能。對(duì)鈍化工藝的操作控制和對(duì)鈍化膜的質(zhì)量檢驗(yàn)都要有嚴(yán)格的規(guī)范。不銹鋼鈍化的作用（1）提高不銹鋼在環(huán)境介質(zhì)中熱力學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)鈍化的不銹鋼，在金屬電位序中處于較正的位置，即與貴金屬相近，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，而未鈍化的不銹鋼為活化狀態(tài)，處于電位較負(fù)的位置，與普通鋼鐵相近。（2）預(yù)防不銹鋼的局部腐蝕。一般不銹鋼易產(chǎn)生的各種腐蝕，

包括點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、磨損腐蝕和腐蝕疲勞等，都與表面狀態(tài)有關(guān)。鈍化可以消除各腐蝕的萌生源，使臨界點(diǎn)腐蝕的電位變正。鈍化使不銹鋼表面具有足夠的清潔度。鈍化可以清除不銹鋼表面層的金屬污染物，以及嵌入不銹鋼的雜質(zhì)，如銅、鋅、鎘、鉛以及低熔金屬、游離鐵，使表面的所含鉻、鎳富集而穩(wěn)定。這些金屬的污染容易導(dǎo)致不銹鋼腐蝕破壞。消除不銹鋼表面熱加工氧化物。在鈍化過(guò)程中使用含有氫氟酸的硝酸溶液，兼有浸蝕氧化物和鈍化表面的作用。鈍化處理作為后處理，要求不銹鋼有各種預(yù)處理。包括噴砂、噴丸、電化學(xué)拋光和化學(xué)拋光等改善不銹鋼表面狀態(tài)后才進(jìn)行鈍化處理。1.3不銹鋼鈍化工藝的分類(lèi)濕法鈍化，包括化學(xué)法鈍化和電化學(xué)法鈍化化學(xué)法鈍化：■■硝酸型鈍化硝酸型硝酸潼鋸酸鹽型鈍化硝酸-氨氟酸型鈍化化學(xué)法鈍化＜■化學(xué)法鈍化＜■I硝酸-鹽酸型鈍化「錯(cuò)酸或恪酸鹽型飩化硫酸型鈍化■■農(nóng)氧水型鈍化電化學(xué)法鈍化：直流電型鈍化；載波直流型鈍化。（2）干法鈍化，有如下兩類(lèi)：室溫法鈍化；熱處理法鈍化。1.4不銹鋼的可鈍化性根據(jù)不銹鋼合金的組成、加工種類(lèi)，可選擇適宜的鈍化工藝。但鈍化效果，既取決于鈍化工藝，也取決于不銹鋼材料的本身。不銹鋼的可鈍化性歸納如下。（1） 不銹鋼所含元素對(duì)鈍化的影響。不銹鋼的鈍化能力，取決于不銹鋼所含元素的可鈍化性。在組成元素中，鉻、鎳屬于鈍化性強(qiáng)的元素，鐵的鈍化性則次之。因此，鉻和鎳的含量愈高，不銹鋼的鈍化性愈強(qiáng)，而且，鈍化膜的穩(wěn)定性隨鉻鎳含量的提高而增加。（2） 不銹鋼金相結(jié)構(gòu)對(duì)鈍化的影響。奧氏體型、鐵素體型不銹鋼具有較均勻的組織，不必經(jīng)過(guò)熱處理的強(qiáng)化，可鈍化性較好。馬氏體型不銹鋼經(jīng)過(guò)熱處理強(qiáng)化，其金相組織為多相組織，不利于鈍化工藝的進(jìn)行，因而馬氏體本身的可鈍化性不強(qiáng)，因而馬氏體的耐蝕性較低。（3） 不銹鋼的加工狀態(tài)對(duì)鈍化的影響。經(jīng)機(jī)械加工，如切削、拋光、磨光后的光潔表面加工狀態(tài)的鈍化性最好；鑄造、噴砂、鍛造所得工件的表面粗糙狀態(tài)，鈍化性最差。（4） 不銹鋼所含其他元素對(duì)鈍化的影響。不銹鋼所含的，如錳、碳、硅等元素對(duì)鈍化不利，而所含的硫、硒元素對(duì)鈍化性更差。因此，在表面上存在的這些元素，應(yīng)預(yù)先加以除去后才能鈍化。（5） 經(jīng)滲碳、滲氮、銅焊、釬焊的不銹鋼零件不能鈍化，因?yàn)殁g化處理后，會(huì)損害上道工序的質(zhì)量。不銹鋼的干法鈍化工藝2.1常溫自然鈍化工藝適用于奧氏體Grl8Nil9Ti,而使用條件的腐蝕又很輕微的情況下采用。將不銹鋼零件經(jīng)過(guò)除油、去氧化皮,拋光,然后將不銹鋼置于清潔的空氣中，如小零件可置于干燥器中存放24h,由于不銹鋼有自鈍化能力,在空氣中具有強(qiáng)烈的鈍化趨勢(shì),表面形成自然鈍化膜。2.2高溫鈍化工藝在熱處理爐中，加熱處理可得鈍化膜。也可使?fàn)t內(nèi)抽成真空，或通入保護(hù)氣體，如蒸氣、氬氣等，以防過(guò)度氧化。鈍化前，必須仔細(xì)清理零件表面，以除去任何臟物。在較高溫度下，通過(guò)變化溫度和時(shí)間來(lái)獲得無(wú)色的鈍化膜。當(dāng)鈍化膜超過(guò)一定的厚度，會(huì)出現(xiàn)有色彩的鈍化膜層。不銹鋼的硝酸鈍化工藝3.1不銹鋼硝酸鈍化工藝配方不銹鋼硝酸鈍化溶液由不同濃度的硝酸組成，可適用于各種不銹鋼的鈍化，屬于通用型鈍化液。硝酸型不銹鋼鈍化配方見(jiàn)表1。表1硝酸型不銹鋼鈍化配方及工作條件硝酸濃度/%（V）工作條件適用鋼種資料來(lái)源溫度/°C時(shí)間/min6~15室溫10~30通用型美國(guó)不銹鋼手冊(cè)20室溫30通用型日本金屬表面技術(shù)便覽6010204930通用型中國(guó)臺(tái)灣金屬表面技術(shù)適用于300型和含鉻三17%20?40室溫?6030~40美國(guó)金屬手冊(cè)400型不銹鋼20?50室溫30通用型法國(guó)QQ-P35B30?50室溫30~60通用型中國(guó)航空工藝技術(shù)50室溫30通用型中國(guó)臺(tái)灣金屬表面技術(shù)3.2不銹鋼硝酸鈍化工藝特點(diǎn)1）不銹鋼在硝酸溶液中處于鈍態(tài)。不銹鋼表面生成一層極薄的鈍化膜層，決定了不銹鋼在處理的前后色澤無(wú)變化，即重現(xiàn)性良好，是本工藝受到廣泛采用的原因。（2）不銹鋼在硝酸溶液中呈無(wú)反應(yīng)狀態(tài)。不銹鋼在硝酸溶液中鈍化工藝過(guò)程，由于是化學(xué)浸漬法、室溫或中溫處理，在硝酸溶液中呈無(wú)反應(yīng)狀態(tài)，使硝酸鈍化液較為穩(wěn)定，無(wú)需經(jīng)常添加材料，操作方便。（3）不銹鋼的硝酸鈍化后不必進(jìn)行封閉處理。不銹鋼在硝酸溶液中鈍化產(chǎn)生的鈍化膜雖薄，肉眼不可見(jiàn)，但膜層極其致密，即其孔徑特小，不必進(jìn)行鈍化后的封閉處理，而這在其他鈍化工藝之后，封閉是不可少的。不銹鋼硝酸鈍化工藝要點(diǎn)（1）不銹鋼鈍化前的處理。不銹鋼在鈍化前必須進(jìn)行除油和酸洗。不銹鋼表面的油污應(yīng)徹底清除后，方可進(jìn)入硝酸溶液，盡管鈍化溶液中的硝酸為氧化劑，具有一定的去油能力。在不銹鋼表面上允許有輕微的浮銹痕跡。由于不銹鋼的輕微銹跡要比不銹鋼本身電位負(fù)，故在硝酸溶液中，銹跡不會(huì)顯現(xiàn)鈍態(tài)而被溶解掉。（2）硝酸鈍化后必須進(jìn)行中和處理。不銹鋼在硝酸中鈍化后，如未經(jīng)中和，殘存的硝酸附著在不銹鋼表面上，雖經(jīng)水洗，其硝酸含量已大大低于工藝范圍，但不銹鋼的鈍化膜仍將遭致破壞，甚至比沒(méi)有鈍化處理的情況更糟糕。故鈍化處理在用水清洗后，應(yīng)將不銹鋼放在5%（wt）的碳酸鈉（Na2CO3）溶液中浸漬數(shù)秒，完成中和。3.4鈍化工藝步驟不銹鋼鈍化工藝包括3個(gè)基本步驟：（1）前處理。采用機(jī)械或化學(xué)方法，清除表面油脂、氧化物（包括氧化皮）污物等，按需要進(jìn)行化學(xué)拋光或電化學(xué)拋光，并充分活化，以顯露新鮮的金屬基體，以便使不銹鋼在鈍化過(guò)程中形成完整、穩(wěn)定的鈍化膜。因此，前處理的優(yōu)劣對(duì)所形成的鈍化膜的性能和穩(wěn)定性有很大的影響。前處理的溶液和方法參閱有關(guān)前處理部分。(2)鈍化處理。要根據(jù)不同的不銹鋼種類(lèi)，選用表6-1所列適宜的鈍化溶液。時(shí)間的影響：鈍化時(shí)間取決于硝酸的濃度，一般而言，鈍化液濃度高，鈍化力較高，可縮短浸漬時(shí)間，如30min以?xún)?nèi)，但不宜過(guò)短。鈍化時(shí)間較長(zhǎng)有利于鈍化膜的穩(wěn)定。溫度的影響：實(shí)驗(yàn)研究表明，低濃度的硝酸溶液，取較高的溫度鈍化，容易取得較好的效果。如硝酸含量20%?40%(V),操作溫度應(yīng)取60°C為好，硝酸的含量在40%(V)以上的鈍化液，溫度以室溫為宜。補(bǔ)充處理?？蛇M(jìn)一步改善膜層的穩(wěn)定性和中和硝酸的殘留量。奧氏體不銹鋼不需要補(bǔ)充處理，但最好在1%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行短時(shí)間的室溫的中和處理。鐵素體不銹鋼鈍化后應(yīng)在5%(wt)重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶液中補(bǔ)充處理。馬氏體不銹鋼鈍化后可在5%(wt)重鉻酸鈉(Na2Gr2O7)溶液中補(bǔ)充處理，或在稀氫氧化鈉(NaOH)溶液中短時(shí)間常溫補(bǔ)充處理更好。3.5Gr18Ni13Mo3不銹鋼的鈍化Gr18Ni13Mo3不銹鋼用作外科植入物的制造，表面經(jīng)機(jī)械拋光，電化學(xué)拋光、化學(xué)鈍化，工藝還不夠完善，特別是鈍化工藝，行業(yè)內(nèi)差距很大。為此，齊寶芬對(duì)外科植入物不銹鋼產(chǎn)品的鈍化條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索，得出一些實(shí)際使用的結(jié)果。（1）鈍化液的選擇。試樣材料為Gr18Ni13Mo3、Gr18Ni14Mo3、Gr18Ni15Mo3等制作的骨連接用接骨板、接骨螺釘及髓內(nèi)釘（梅花針）。實(shí)驗(yàn)鈍化液兩種配方見(jiàn)表2,表2列出不銹鋼產(chǎn)品。30°C鈍化后的表面點(diǎn)蝕電位（mV）,試樣經(jīng)機(jī)械拋光（800#砂紙+布拋光）、清洗、干燥后分別放入兩類(lèi)鈍化液中,鈍化后測(cè)定不銹鋼的耐腐蝕性能Eb值（表面點(diǎn)蝕電位）。如表2的Eb值所示,兩種鈍化液在相同條件下鈍化的樣品點(diǎn)蝕電位Eb值都無(wú)明顯差異。理論上目前對(duì)鈍化膜的成膜機(jī)理有多種解釋,其中之一是產(chǎn)品鈍化后表面為含有鉻的氧化膜,鉻的存在對(duì)形成氧化膜起重要作用。不銹鋼產(chǎn)品含鉻量為17%~20%,有足夠的鉻參與成膜,故鈍化液中是否加入重鉻酸鉀（K2GrO7）對(duì)鈍化膜性能影響不大。目前英美等國(guó)對(duì)外科植入物不銹鋼產(chǎn)品鈍化也都共推薦硝酸水溶液的鈍化配方。表2不銹鋼產(chǎn)品30C鈍化后表面點(diǎn)蝕電位Eb（mV）鈍化液配方鈍化2h鈍化4h鈍化6h25%HNO385097098925%HNO3+2.5%K2Gr2O7885915967注：l.Eb值為3個(gè)樣品點(diǎn)蝕電位平均值。2.電化學(xué)測(cè)試體系為0.9%氯化鈉水溶液，（37±1）C。（2）鈍化液溫度的選擇?；瘜W(xué)反應(yīng)速度隨溫度升高而加快。鈍化液中硝酸隨溫度升高而揮發(fā)增大。因此，基于實(shí)際可操作性為原則，選擇溫度在50C以下。實(shí)驗(yàn)在硝酸20%，時(shí)間2h,不同的溫度鈍化后測(cè)出不銹鋼的點(diǎn)蝕電位E見(jiàn)圖6-1。從曲線可見(jiàn)，50C時(shí)點(diǎn)蝕電位最高，30C時(shí)點(diǎn)蝕電位稍低，30C以下點(diǎn)蝕電位急劇下降，30C以下溫度不可取。50C時(shí)產(chǎn)品耐蝕性最好。

圖1鈍化溫度與點(diǎn)蝕電位關(guān)系L—

心圖1鈍化溫度與點(diǎn)蝕電位關(guān)系L—

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4<)200- . t, “ .i ■!- ? " io~ 20 30蛇化規(guī)度/t?圈】軸化溫型生點(diǎn)誡屯位光乘鈍化時(shí)間的選擇a.實(shí)驗(yàn)是在25%硝酸+2.5%重鉻酸鉀的鈍化液中，溫度30°C時(shí)，鈍化時(shí)間分別為2h、4h、6h、12h條件下鈍化后，在0.9%氯化鈉水溶液中(37土1)C溫度電化學(xué)測(cè)試得樣品的點(diǎn)蝕電位，見(jiàn)圖2。圖2鈍化時(shí)間與點(diǎn)蝕電位關(guān)系(30C)200K1■J(1012時(shí)間/h0 20 40w80速化時(shí)間/'Eitl圖2200K1■J(1012時(shí)間/h0 20 40w80速化時(shí)間/'Eitl圖2鈍化時(shí)間與點(diǎn)恤電位關(guān)奈曲3鈍化時(shí)間與點(diǎn)蝕電位獲系(50^)從圖2可見(jiàn)鈍化6h點(diǎn)蝕電位達(dá)到最高值，且平行試樣測(cè)試中點(diǎn)蝕電位重現(xiàn)性好，產(chǎn)品耐蝕性能穩(wěn)定。若鈍化時(shí)間過(guò)短，如2h,則同批產(chǎn)品中鈍化性能質(zhì)量不穩(wěn)定，點(diǎn)蝕電位差異較大。b.第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是在20%硝酸鈍化液中，鈍化溫度為50C下，選擇不同的時(shí)間鈍化后，其在相同的條件下測(cè)得的點(diǎn)蝕電位見(jiàn)圖3。從圖3可見(jiàn)，在鈍化溫度50C，鈍化時(shí)間以30~60min點(diǎn)蝕電位高且穩(wěn)定，鈍化性能好。外科植入物不銹鋼產(chǎn)品鈍化工藝：鈍化液應(yīng)選用20%?30%硝酸溶液，溫度50°C時(shí)鈍化時(shí)間30?60min,溫度30°C時(shí)鈍化時(shí)間6h。不銹鋼的硝酸-重鉻酸鹽鈍化工藝不銹鋼的硝酸-重鉻酸鹽鈍化配方及工藝條件鈍化溶液的組成以硝酸為主，添加少量重鉻酸鉀，以增強(qiáng)溶液的鈍化能力，該型溶液在國(guó)外應(yīng)用較廣。硝酸-重鉻酸鹽型鈍化配方及工藝條件見(jiàn)表3。表3硝酸-重鉻酸鈉鈍化溶液配方及工藝條件類(lèi)型濃度工作條件適用鋼種硝酸/%（V）重鉻酸鈉/%（wt）溫度/C時(shí)間/min低溫型20~252~320~3030各種不銹鋼和沉淀硬化鋼，不包括高硫咼硒鋼或30~502~320~3030~60中溫型20~252~350~5520高溫型20~252~365~7010各種不銹鋼和沉淀硬化鋼，不包括高硫咼硒鋼專(zhuān)用型38~422~320~5030咼硫咼硒不銹鋼專(zhuān)用型5025030高錳不銹鋼各型不銹鋼的特殊處理（1）鐵素體、馬氏體不銹鋼在鈍化后的補(bǔ)充處理。鈍化后需進(jìn)行的補(bǔ)充處理為：重鉻酸鈉（Na2Gr2O7） 4%?6% 時(shí)間30min溫度 60?70C（2）易切削鉻鎳鋼的鈍化配方和工藝條件硝酸（HNO3） 20%（V） 溫度43?54C重鉻酸鈉（Na2Gr2O7） 2%（wt）時(shí)間20min（3）易切削鉻鋼和含鉻12%?14%的鋼，鈍化配方及工藝條件硝酸（HNO3） 40%?60%（V） 溫度37?60C重鉻酸鈉（Na2Gr2O7）1.5%?2.5%（wt）時(shí)間 10?20min可防止出現(xiàn)云狀花紋。400型馬氏體不銹鋼的鈍化配方及工藝條件硝酸(HNO3) 45%?55%(V)溫度60?70°C重鉻酸鈉(Na2Gr2O7)2.5%~4%(wt)時(shí)間60~90min鈍化后再進(jìn)行補(bǔ)充處理：氫氧化鈉 5%?10% 時(shí)間15?30min溫度 60?70C4.3PH15-5不銹鋼的鈍化PH15-5不銹鋼材料成分對(duì)鈍化的影響。PH15-5不銹鋼中主要成分有鉻、鎳、鈦、硅、鋇、錳和鉬等元素，這些成分中有的電極電位比鐵正，有的電極電位比鐵負(fù)。因此，在鈍化溶液中易形成微電池腐蝕。微電池偶數(shù)越多，零件表面生成鈍化膜的速度越快，如果微電池偶數(shù)增加到一定的數(shù)目后，零件在鈍化溶液中溶解速度大于成膜速度，就會(huì)發(fā)生零件腐蝕。為了防止零件在鈍化過(guò)程中腐蝕，必須優(yōu)選鈍化溶液的配方和工藝條件。PH15-5不銹鋼鈍化的前處理。前處理包括除去該材料在熱處理固熔時(shí)效后產(chǎn)生的氧化皮。對(duì)低溫固熔時(shí)效的零件氧化皮較薄，一般為淡紫色，零件在電解除油后，經(jīng)水洗，直接在鹽酸500ml/L的溶液中在室溫酸洗3~5min，表面氧化皮已基本除干凈，且不腐蝕零件，不掛灰，可直接進(jìn)行鈍化處理。對(duì)于高溫固熔時(shí)效的零件氧化皮較厚，一般為黑紫色到黑色，去除這類(lèi)氧化皮要按松動(dòng)氧化皮f酸洗f去掛灰的步驟進(jìn)行。松動(dòng)氧化皮是在含有強(qiáng)氧化劑的濃堿溶液中進(jìn)行：氫氧化鈉(NaOH) 650g/L溫度 140C硝酸鈉(NaNO3) 220g/L時(shí)間20?40min氧化皮中難溶的鉻氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹艿你t酸鹽，酸洗按低溫固熔時(shí)效零件的酸洗液——鹽酸液可基本除凈氧化皮。但零件表面附有掛灰。掛灰必須在下列溶液中室溫除去。硝酸（HN03） 30~50g/L 時(shí)間20~60s雙氧水（H2O2）30% 5~15g/L在操作過(guò)程中，要控制如除掛灰的溫度和時(shí)間，以免腐蝕零件。（3）pH15-5不銹鋼的鈍化工藝。酸洗后的零件在空氣中的耐蝕性較差，如暴露在空氣中，零件表面會(huì)生銹。零件表面必須生成一層致密的耐蝕性好的鈍化膜，才能提高使用壽命和好的產(chǎn)品外觀。pH15-5不銹鋼材料遇硝酸就會(huì)腐蝕。為解決此難題，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)必須采用一種更強(qiáng)的氧化劑先使零件表面生成一層薄鈍化膜，然后再利用硝酸的強(qiáng)氧化性讓鈍化膜層加存的處理方法，才能達(dá)到高抗蝕性的鈍化。分別采用高錳酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酐等強(qiáng)氧化劑同硝酸配合做試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。表4不同工藝配方對(duì)鈍化質(zhì)量的影響工藝配方高錳酸鉀+硝酸重鉻酸鉀+硝酸重鉻酸鈉+硝酸鉻酐+硝酸鈍化膜質(zhì)量零件在溶液中會(huì)腐蝕鈍化膜質(zhì)量好，膜層質(zhì)量外觀滿足HB5292-84要求鈍化膜質(zhì)量較好，膜層質(zhì)量外觀滿足HB5292-84要求鈍化膜不完整。按HB5292-84檢杳，膜層上有沉積銅成本分析重鉻酸鉀價(jià)格昂貴重鉻酸鈉價(jià)格適中由表4可見(jiàn)，重鉻酸鈉+硝酸的鈍化液最佳。在加工過(guò)程中易操作，不腐蝕零件。pH15-5不銹鋼鈍化液配方和工藝條件：硝酸（HNO3） 380~420g/L 溫度 50~60U重鉻酸鈉 20~30g/L 時(shí)間 30min（4）pH15-5不銹鋼鈍化工藝條件的影響a.溫度的影響：溫度低于50U，鈍化膜不完整，按HB5292-84標(biāo)準(zhǔn)膜層完整性檢查時(shí)，零件表面有沉積銅；溫度高于60°C會(huì)腐蝕零件表面，并且沒(méi)有鈍化膜。b.鈍化時(shí)間的影響：鈍化時(shí)間影響膜層質(zhì)量較大。鈍化時(shí)間短，鈍化膜厚度較薄，耐蝕性差；鈍化時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)腐蝕零件。按上述工藝配方和條件鈍化時(shí)，要控制好溫度和時(shí)間，才能顏色均勻一致，耐蝕性好。不銹鋼的硝酸-氫氟酸型鈍化工藝硝酸-氫氟酸溶液的作用該型溶液是兼有浸蝕和鈍化作用的綜合型配方?？稍阝g化之初，同時(shí)清除掉熱加工氧化皮和表面極薄的貧鉻層金屬。當(dāng)氧化皮除去后，整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐遭g化為主的過(guò)程。典型工藝為：硝酸（HNO3） 10% 溫度 76C氫氟酸（HF） 1% 時(shí)間 3min硝酸-氫氟酸鈍化配方及工藝條件根據(jù)不同的鋼種選擇鈍化液的配方，不銹鋼鈍化用硝酸-氫氟酸溶液及工作條件見(jiàn)表5。表5硝酸-氫氟酸鈍化溶液配方及工作條件溶液成分/%（V）工作條件硝酸氫氟酸溫度/C時(shí)間/min適用鋼種15?251~4約605~30200型、300型、400型（鉻＞16%）沉淀硬化鋼10?150.5?1.5約605~30400型和易切削鋼100.5?1.5約601~2易切削鋼，馬氏體型時(shí)效鋼（鉻V16%）不銹鋼的堿性溶液鈍化6.1不銹鋼堿性溶液鈍化的應(yīng)用范圍堿性溶液鈍化實(shí)用于3Gr13、4Gr13等馬氏不銹鋼。因?yàn)轳R氏體不銹鋼的耐蝕性較差，用酸性鈍化液難以取得滿意的效果。不銹鋼堿性鈍化溶液配方及工作條件氫氧化鈉(NaOH) 14% 亞硝酸鈉(NaNO2) 2g/L磷酸鈉(Na3PO4?12H2O)3%溫度 100?110°C鈍化時(shí)間通過(guò)試驗(yàn)確定，一般為20?30min，色澤未出現(xiàn)彩色變化之前取出。鈍化預(yù)處理零件鈍化前需在稀硫酸溶液22mL/L中浸蝕30so鈍化后零件表面的堿性應(yīng)充分洗凈，干燥。不銹鋼的電解鈍化用不銹鋼鈍化代替不銹鋼鍍鉻的意義。不銹鋼鍍鉻工藝涉及到高鉻的嚴(yán)重污染，對(duì)于形狀特殊復(fù)雜的零件的鍍鉻，局部地方鍍層太薄或是燒焦之可能，很難鍍上理想的鍍層，因此設(shè)想用不銹鋼鈍化代替不銹鋼鍍鉻，無(wú)疑就有現(xiàn)實(shí)的意義。在10%硫酸中過(guò)電位區(qū)鈍化的初試。在20世紀(jì)20年代，有人提出奧氏體不銹鋼在10%硫酸中過(guò)電位區(qū)鈍化的工藝，雖然使奧氏體不銹鋼耐蝕性有所提高，但其膜層太薄，而難以應(yīng)用。對(duì)3Gr13、4Gr13等馬氏體不銹鋼的鈍化效果就更差。在15%磷酸為主的溶液中進(jìn)行電解鈍化的嘗試。在1988年，有人提出如下工藝，進(jìn)行馬氏體不銹鋼的鈍化：電解鈍化：磷酸(H3PO4)15%電解密度3?7A/dm2六偏磷酸鈉1%電壓5V緩蝕劑5%時(shí)間2?8min溫度25?35C封閉(硬化)處理該工藝的鈍化膜仍然太薄，并且封閉處理要在高鉻溶液中室溫陰極電解，環(huán)境污染嚴(yán)重。

4）1995年諸震鳴提出的電解鈍化工藝如下。a.奧氏體不銹鋼鈍化工藝：先氧化后鈍化。磷酸15% 電解密度3?7A/dm2六偏磷酸鈉1?2% 電壓5V鉬酸鈉2% 電流密度3?6A/dm2溫度 25?35°C硫酸過(guò)電位區(qū)鈍化：硫酸10%陽(yáng)極電流密度0.015?0.025A/dm2陽(yáng)極電位 1V時(shí)間5?0min原理：硫酸過(guò)電位區(qū)鈍化的氧化膜層孔徑小于磷酸氧化膜層，故可提高耐蝕性能。b.馬氏體不銹鋼電解鈍化電解氧化：磷酸（H3PO4）5g/L硼酸(H3BO3) 15g/L鉻酐(GrO3)5g/LpH值 3?4鉬酸鈉20g/L溫度 25?30C硫酸銨[(NH4)2SO4]30g/L陽(yáng)極電流密度（DA）電壓2~4V,逐步加大電壓，確保維持電流正常值。時(shí)間 15?20min 陰陽(yáng)極面積比（2?3）：1陰極材料1Gr18Ni9Ti不銹鋼封閉處理：重鉻酸鈉 8g/L 溫度 10?35C（最佳25?35C）鉬酸鈉 20g/L 陰極電流密度（De）0.5?1A/dm2碳酸鈉 6?8g/L 時(shí)間 10minpH值 9?10 再陽(yáng)極處理 30s膜層質(zhì)量檢測(cè)。不銹鋼3Gr13在沸水中煮30?45min,無(wú)銹點(diǎn)出現(xiàn)為優(yōu)。不銹鋼鈍化工藝的前處理：鈍化前的除銹不能采取酸性，而應(yīng)采用機(jī)械除銹。除油務(wù)須徹底，電化學(xué)除油應(yīng)采用陰極法：氫氧化鈉20~30g/L，碳酸鈉15~20g/L，磷酸三鈉40?50g/L，硅酸鈉5~10g/L,溫度60?80°C，陰極電流密度(De)3~4A/dm2o8不銹鋼的載波鈍化在直流鈍化電位基礎(chǔ)上疊加一定頻率和幅值的對(duì)稱(chēng)方波對(duì)不銹鋼進(jìn)行鈍化，獲得載波鈍化膜。載波鈍化膜的穩(wěn)定性和耐蝕性遠(yuǎn)優(yōu)于直流鈍化膜。鈍化過(guò)程中方波參數(shù)的變化對(duì)載波鈍化膜的穩(wěn)定性和耐蝕性有一定的影響。8.1不銹鋼1Gr25的載波鈍化中科院金屬腐蝕與防蝕研究所杜天保等人用在直流電位的基礎(chǔ)上施加一個(gè)方波電波對(duì)不銹鋼電極進(jìn)行鈍化。電極。為1Gr25不銹鋼圓棒①1.0cm，其化學(xué)成分為含鐵量67.2%，含鉻量25.7%，含錳量5.4%，含鉬量2%，含鎳量＜0.4%，采用環(huán)氧樹(shù)脂涂封電極，只露出工作表面，依次用400#、1000#金相砂紙打磨光亮，再用丙酮、一次蒸餾水沖洗干凈。鈍化硫酸(H2SO4) 50g/L 陰極還原時(shí)間 5min陰極還原電位 -800mVlEq

然后進(jìn)行載波鈍化。鈍化時(shí)直流電位恒定400mV。載波鈍化時(shí)在直流電位基礎(chǔ)上疊加方波鈍化時(shí)間10min，得到載波鈍化膜，所加方波見(jiàn)圖6-4。電位衰減曲線測(cè)定。載波鈍化膜浸泡在溶液中，電位突然降至腐蝕電位時(shí)的時(shí)間定為衰減時(shí)間tp。陽(yáng)極極曲曲線測(cè)定。當(dāng)電位衰減至腐蝕電位時(shí)，以5mV/s的掃描速度進(jìn)行陽(yáng)極極化，測(cè)得最大活化電流is和維鈍電流ip。陰極還原曲線的測(cè)定。載波鈍化膜浸泡在溶液中，控制電位在-650mV,測(cè)量陰極還原電源，電流突然上升時(shí)的時(shí)間定為活化時(shí)間ta。所有電位均相對(duì)于SCE，實(shí)驗(yàn)在室溫中進(jìn)行。8.2載波鈍化時(shí)載波參數(shù)對(duì)鈍化膜的影響載波幅值對(duì)鈍化膜性能的影響圖5為施加不同幅值A(chǔ)，幅寬二300ms，比值R=2：1方波的鈍化膜電位衰弱曲線，可見(jiàn)載波鈍化膜電位衰減時(shí)間明顯大于直流鈍化膜，而且隨幅值的增大，載波鈍化膜的耐蝕性明顯增強(qiáng)，但當(dāng)振幅A=700mV時(shí)，耐蝕性又變差。圖6為不銹鋼電極的陽(yáng)極極化曲線。由圖6可以看出，載波鈍化后，陽(yáng)極最大活化電流和維鈍電流都明顯小于直流鈍化膜。-，只:較溥弱的環(huán)節(jié)即活;性/ZuAacm-a，只:較溥弱的環(huán)節(jié)即活;性/ZuAacm-a是部分鈍化膜罔5不甥績(jī)鈍化.屢電位謹(jǐn)減腳緞點(diǎn)發(fā)生溶解，裸露出基底金屬，其他部分仍處于鈍化狀態(tài)，因而陽(yáng)極極化時(shí)，裸基底金屬發(fā)生再鈍化，使活化電流和維鈍電流都明顯減少。對(duì)于載波鈍化膜，隨幅值A(chǔ)增大，活化電流和維鈍電流減少，說(shuō)明鈍化膜變得致密，厚度增加，活性點(diǎn)減少。而當(dāng)幅值A(chǔ)=700mV時(shí)，最大電位已達(dá)1100mV,已進(jìn)入過(guò)鈍化區(qū)，這時(shí)鈍化膜厚度雖然增加，但膜已疏松，耐蝕性能變差。圖7為上述鈍化條件下鈍化膜的陰極還原曲線，當(dāng)幅值A(chǔ)=500mV時(shí)，鈍化膜的耐陰極還原能力最強(qiáng)。鈍化膜的耐蝕性參數(shù)隨幅度的變化見(jiàn)表6?！?$<ry『不銹鋼飩化膜陰扱還賒制純r(jià)?/s■7$<ry『不銹鋼飩化膜陰扱還賒制純r(jià)?/s表6鈍化膜耐蝕性參數(shù)對(duì)幅值的影響A/mVDC100300500700tp/s35060010501480850ia/uA?cm-21020.0210.030.020.036.2ip/uA?cm-234.411.24.82.94.8ta/s10.512.599.41048.0不同比例R對(duì)鈍化膜耐蝕性的影響。不銹鋼載波鈍化膜耐蝕性參數(shù)隨R的變化情況見(jiàn)表7。表7鈍化膜耐蝕性參數(shù)對(duì)R的影響RDC1：21：12：1tp/s3506758051050ia/uA?cm-21020423630ip/uA?cm-234.47.45.34.8ta/s10.575.098.0102.0由表7可以看出，當(dāng)R=2:l時(shí)，鈍化膜的耐蝕性最好，這可能是因?yàn)楫?dāng)tc/ya=2：1時(shí)，電位在陰極區(qū)停留時(shí)間較長(zhǎng)，鈍化膜處于此區(qū)時(shí)，活性點(diǎn)處優(yōu)先發(fā)生溶解，而當(dāng)鈍化膜處于陽(yáng)極區(qū)時(shí)，鈍化膜優(yōu)和無(wú)發(fā)生鈍化，由于交變電場(chǎng)的作用，促使鈍化膜變得致密，耐蝕性能增強(qiáng)。不同幅寬P對(duì)鈍化膜耐蝕性的影響。不銹鋼鈍化膜的耐蝕性參數(shù)隨P的變化情況見(jiàn)表8。表8鈍化膜耐蝕性參數(shù)對(duì)P的變化P/ms30012006000tp/s105010701075ia/uA?cm-230.032.031.5ip/uA?cm-24.85.05.1ta/s10010299從表8可見(jiàn)，隨疊加方波幅寬P的變化，鈍化膜的耐蝕性能基本不受影響。鈍化膜耐蝕性的提高，不僅與膜厚的增加有關(guān)，還與膜的組成元素的分布有關(guān)。載波鈍化時(shí)，在交變電場(chǎng)正負(fù)半周的作用下，鈍化膜的生長(zhǎng)與溶解交替進(jìn)行。在鈍化膜的溶解過(guò)程中，鉻及氧化鐵(Fe2O3)含量較低處優(yōu)先溶解，而在生長(zhǎng)過(guò)程中，溶解處鈍化膜較薄，電場(chǎng)較高而優(yōu)先修復(fù)，修復(fù)后質(zhì)量?jī)?yōu)于修復(fù)前，從而改善了膜的整體質(zhì)量，使耐蝕性得到相應(yīng)提高。載波不銹鋼鈍化膜的耐蝕性能明顯優(yōu)于直流鈍化膜，而對(duì)于載波鈍化膜，當(dāng)A=500mV，P=300ms，R=2:1時(shí)其耐蝕性能最好。9不銹鋼鈍化的質(zhì)量控制鈍化工藝過(guò)程的控制（1）前處理。根據(jù)表面情況，使用機(jī)械方法或化學(xué)方法，清除表面油脂、氧化物、其他污物，并用酸充分活化，以便在鈍化液中形成完整的穩(wěn)定的鈍化膜。（2）補(bǔ)充處理。在鈍化后再進(jìn)行補(bǔ)充處理，以便進(jìn)一步提高鈍化層的穩(wěn)定性。奧氏體不銹鋼鈍化后應(yīng)在堿性溶液，如碳酸鈉或氫氧化鈉稀溶液中進(jìn)行中和處理。馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼鈍化后應(yīng)在重鉻酸溶液中進(jìn)行補(bǔ)充處理。（3）時(shí)間的影響。鈍化時(shí)間取決于溶液的濃度。一般地說(shuō)，濃度越高，則時(shí)間越短。但鈍化時(shí)間較長(zhǎng)有利于鈍化膜的生長(zhǎng)。（4）溫度的影響。對(duì)于低濃度硝酸，如20%~40%的硝酸，鈍化溫度較高，如60°C，容易取得效果。對(duì)于硝酸濃度在40%以上的鈍化液，溫度的升高影響不明顯，甚至容易使不銹鋼過(guò)鈍化，宜用室溫。鈍化膜的質(zhì)量控制嚴(yán)格進(jìn)行不銹鋼鈍化膜質(zhì)量檢驗(yàn)，即是對(duì)鈍化膜的考核，也是對(duì)