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不鏽鋼管鈍化技術

來源:CC娱乐登陆地址鋼業 日期:2021-09-18 22:37:37 人气:69

從金相學角度分析,不鏽鋼管中鉻的含量大于12%(質量分數)時,才能在表面形成一層較薄的富鉻氧化膜,從而相對碳鋼表現出明顯的防護作用。不鏽鋼管表面的保護膜並不能保證鋼材永久不發生鏽蝕,特別是在實際應用中人們常忽略對不鏽鋼管的表面處理、維護和保養,使得不鏽鋼管的耐蝕性大幅減弱,嚴重降低了鋼材的使用性能和使用壽命。通常采用加強鈍化的表面處理方法來提高不鏽鋼管的耐蝕性。

對不鏽鋼管進行鈍化處理,其作用主要包括以下個方面:(1)增強不鏽鋼管在不同環境腐蝕因子影響下的熱力學穩定性。不鏽鋼管未鈍化時其電位較負,與普通鋼鐵電位相近,在環境介質中表現爲活化狀態,而不鏽鋼管鈍化後的電位有較明顯的正移,甚至能接近貴金屬的電位,其熱力學穩定性大幅增強,腐蝕傾向性則相應削弱。(2)預防不鏽鋼管的局部腐蝕。當表面狀態不均一,如局部區域應力集中、存在晶粒邊界、金相組織差異或有雜質時,不鏽鋼管會産生局部腐蝕,包括晶間腐蝕、疲勞腐蝕、磨損腐蝕和點腐蝕等。鈍化處理可以消除不鏽鋼管表面潛在的活性點,使表面電位整體正移。(3)提高不鏽鋼管表面的清潔度。不鏽鋼管在加工處理時表面易被汙染或夾雜金屬殘渣,這些嵌入的雜質和金屬汙染物必須要予以清除,否則將會加速不鏽鋼管材料表面的腐蝕破壞。(4)除去不鏽鋼管表面在加工過程中額外形成的氧化物。不鏽鋼管在熱處理或在熱狀態下進行加工時,表面會産生一層氧化皮,使用含有氫氟酸的硝酸鈍化液處理,可選擇性溶解表面氧化皮並對基材進行鈍化。(5)作爲噴砂和抛光工序後的補充處理。(6)在醫療外科的應用方面,鈍化處理後的不鏽鋼管植入物潔淨表面既可以降低排異反應的風險,又能降低人體組織液對植入物的侵蝕。

不鏽鋼管鈍化工藝的分類

不鏽鋼管表面在氧化性環境中容易形成氧化膜,根據氧化性介質的不同,不鏽鋼管的鈍化工藝分爲兩大類,即幹法鈍化和濕法鈍化。幹法鈍化按其溫度分爲室溫法鈍化和高溫法鈍化,濕法鈍化分爲會電化學法鈍化和化學法鈍化。常用的鈍化工藝以濕法化學鈍化中的硝酸型爲主。

常用的不鏽鋼管表面化學鈍化工藝以硝酸型化學鈍化爲主,其它類型的鈍化工藝是針對不同不鏽鋼管作出了改進並發展而來,以下就硝酸型前三種常用鈍化工藝做簡要的介紹。

不鏽鋼管硝酸型钝化工艺

适用于不鏽鋼管钝化的硝酸钝化液是通用型钝化液,根据所需钝化不鏽鋼管种类的不同配制成不同比例浓度的硝酸钝化液即可。硝酸型不同浓度的钝化工艺如表1-1所示。

3.5%(質量分數)的NaCl溶液中对不鏽鋼管硝酸钝化膜的耐蚀性能和机理进行了研究[15],发现膜中一定量氢氧的存在能提高钝化膜的自修复能力,是提高不鏽鋼管耐蚀性的一种有效途径;钝化膜是由铁、铬、镍的氧化物或氢氧化物组成的一层致密的氧化物膜,靠近基材界面的膜内底层主要成份是NiOFeOCr 2 O 3,能起到保護金屬的作用;316L不鏽鋼管钝化后耐点蚀性能增强的另一个重要原因是钝化膜表面存在过剩负电荷,表现出p型半導體特征,能有效阻擋溶液中腐蝕性陰離子向材料表面的擴散和吸附。

相比其他钝化方法,不鏽鋼管的硝酸型钝化工艺主要有三个特征:(1)不鏽鋼管在合适浓度的硝酸中处于钝态而非活化态。硝酸钝化工艺易控制且重现性良好,不鏽鋼管表面生成一层纳米级厚度的钝化膜,处理前后表面无肉眼可见颜色变化。(2)不鏽鋼管在合适浓度的硝酸溶液中处于钝态,无明显察觉活性溶解反应,钝化液的组成和性质都比较稳定,因此处理过程操作方便,不需要其他添加剂。(3)硝酸鈍化後不需要封閉處理。因爲硝酸鈍化形成的鈍化膜有著良好的致密性,孔徑小,而其他鈍化工藝的後續處理中不可缺少這一步。

同其他钝化工艺相同的是,不鏽鋼管经硝酸钝化处理后必须在弱碱性溶液中进行中和处理,除掉膜表面局部残留的稀硝酸,防止其对钝化膜产生腐蚀破坏作用,如果不进行中和处理,由此产生的腐蚀比未钝化处理的将会更加严重。硝酸钝化形成的钝化膜较薄,其耐蚀性能没有达到期望状态,在此基础上研究人员对硝酸钝化工艺作出了改进。

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