CN103147087B - 一种提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于不锈钢的表面处理领域，具体涉及一种提高不锈钢产品表面的抗污染性能的方法，其包括（1）对不锈钢产品进行清洗；（2）将清洗完的不锈钢产品加热至80-200℃，并保持10分钟以上，然后降温至室温；（3）酸洗钝化不锈钢产品；（4）对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗和干燥。通过在不锈钢产品酸洗钝化前增加对不锈钢产品加热或者反复加热，使不锈钢产品表面的肉眼不可见的“空穴”中的污染物容易去除，提高不锈钢产品表面的抗污染性能。

Description

一种提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法

技术领域

本发明涉及一种提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，属于不锈钢的表面处理领域。

背景技术

随着地球化学、材料科学、生物医学、环境科学、表面科学以及罪证分析等领域的发展，痕量分析技术受到了人们越来越多的重视。痕量分析是通过检测仪器测定痕量元素在试样中的浓度以及利用探针技术测定痕量元素在试样中或试样表面的分布状况，由于痕量分析所检测的试样中痕量元素在百万份之一以下，所以不管是试样中存在的，还是在通过进样器进入检测仪器时进样器表面残留的痕量杂质或者污染物都对降低检测仪器的灵敏度和选择性。目前，不锈钢材料已经被越来越多的应用在精密型检测仪器上，如离子迁移谱的进样器就可以使用不锈钢材料，在所述进样器中，待检测的样品分子在载气的带动作用下进入电离区。但是在进样过程中，待检测的样品分子容易在不锈钢的表面形成残留，因此如何对不锈钢产品的表面进行有效处理，提高不锈钢表面的抗污染性能对于确保检测精度有着十分重要的意义。

现有技术中，在对不锈钢产品的表面进行处理时，都是通过酸洗钝化来达到提高其表面清洁度的目的，例如中国专利CN101906655A公开了一种不锈钢表面处理方法，其步骤包括：利用机械、物理或化学方法对不锈钢零部件进行光饰,然后用超声波法进行脱脂、去污和清洗；对清洗后的不锈钢进行电化学抛光；钝化，所述钝化分为一次钝化（硝酸溶液钝化）和二次钝化（有机柠檬酸钝化）；精密清洗，即选用具有脱脂、表面活性功能的纯水复合型清洗溶液和超声波进行，包括脱脂、喷淋漂洗、超声步骤的多级清洗；最后再经氮气吹扫、干燥等步骤，即得到处理后的不锈钢。

上述技术中的不锈钢产品表面处理方法通过多次清洗和钝化在一定程度上提高了不锈钢零部件表面的洁净度，但是经上述方法处理后的不锈钢材料应用于痕量分析检测仪器时，样品分子和污染物仍旧会在所述不锈钢的表面形成残留。本发明的发明人经过长期的深入研究，发现造成这种现象的原因在于，经上述方法处理后的不锈钢表面仍旧存在着肉眼不可见的微观“空穴”，样品分子和污染物分子一旦进入所述“空穴”，便难以释放，从而形成残留，进而影响仪器的测量精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是经现有技术中不锈钢表面处理方法处理后的不锈钢材料在应用于痕量分析监测仪器时，样品分子和污染物仍旧会在所述不锈钢的表面形成残留，进而影响仪器的测量精度，进而提出一种能够有效提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，其包括以下步骤：

（1）对所述不锈钢产品进行清洗；

（2）将所述不锈钢产品加热至80-200℃，并保持10分钟以上，然后降温至室温；

（3）对所述不锈钢产品进行酸洗钝化；

（4）对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗和干燥。

在步骤（2）中，将清洗完的不锈钢产品加热至80-120℃之间的某一温度后，恒温保持10分钟以上。

所述恒温时间为10-60分钟。

步骤（1）完成后，将步骤（2）反复进行多次后再进行步骤（3）。

将步骤（2）反复进行四次，其中每次均将不锈钢产品加热至120℃，并恒温保持15分钟，然后降温至室温。

对所述不锈钢产品进行清洗，包括以下步骤：

（a）除油：使用金属清洗剂清洗后水洗；

（b）酸洗：采用5%-10%柠檬酸铵溶液在50-70℃浸泡至少60分钟后水洗。

步骤（3）中对所述不锈钢产品进行酸洗钝化，是将所述不锈钢产品在10-30℃条件下浸泡在20%-50%的硝酸溶液中，浸泡至少60分钟。

步骤（4）中，先利用去离子水对所述不锈钢产品进行水洗，再使用压缩氮气进行吹扫干燥。

所述不锈钢产品为不锈钢进样器。

本发明所述的用于提高不锈钢产品抗污染性能的方法优点在于：

（1）本发明所述的用于提高不锈钢产品抗污染性能的方法，先对所述不锈钢产品进行清洗；再将所述不锈钢产品加热至80-200℃，并在该温度范围内保持10分钟以上，然后降温至室温；再对所述不锈钢产品进行酸洗钝化；完成酸洗钝化后，再进行水洗和干燥。本发明在对不锈钢产品酸洗钝化前，先对所述不锈钢产品进行加热、保温和降温步骤，在上述温度范围进行加热、保温的过程中，不锈钢内部原子活动能力有所增加，马氏体中碳的过饱和程度不断降低，马氏体中的过饱和碳开始逐步以碳化物的形式析出，同时，晶格畸变程度也减弱，因此，经本发明中所述加热、恒温处理后，所述不锈钢产品表面的“空穴”大量减少，气体样品分子和污染物分子不易在所述不锈钢产品的表面残留；且经本发明所述加热、保温和降温处理后，少量残留的样品分子和污染物分子也更容易清脱附。通过检测不锈钢产品表面的离子电流发现，经过本发明处理的不锈钢产品表面的离子电流明显低于现有技术处理的不锈钢产品表面的离子电流，说明经本发明处理的不锈钢产品表面的污染物残留很少，有效提高了不锈钢产品表面抗污染的性能。

（2）本发明所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，还设置在对不锈钢产品酸洗钝化前对不锈钢产品进行四次的升温、保温和降温过程，且设置每次均将不锈钢产品加热至120℃，并保持15分钟，通过这种设置方式，进一步优化了对所述不锈钢产品的处理效果，进一步减少了不锈钢产品表面污染物的残留，提高了不锈钢产品表面的抗污染性能。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被理解，本发明结合附图和具体实施方式对本发明的内容进行进一步的说明。

图1所示是实施例1、实施例5和对比例中处理的不锈钢产品表面离子电流的对比图。

具体实施方式

实施例1

本实施例中所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，包括：

（1）使用金属清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入5%柠檬酸铵溶液中在50℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述水洗完的不锈钢产品加热至80℃，保持10分钟，然后降温至室温；

（3）将上述处理完的不锈钢产品在10℃条件下浸泡在20%的硝酸溶液中60分钟；

（4）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

实施例2

本实施例中所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，包括：

（1）使用金属清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入8%柠檬酸铵溶液中在55℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述水洗完的不锈钢产品加热至120℃，保持30分钟，然后降温至室温；

（3）将上述处理完的不锈钢产品在25℃条件下浸泡在35%的硝酸溶液中60分钟；

（4）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

实施例3

本实施例中所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，包括：

（1）使用金属清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入10%柠檬酸铵溶液中在70℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述水洗完的不锈钢产品加热至100℃，保持60分钟，然后降温至室温；

（3）将上述处理完的不锈钢产品在30℃条件下浸泡在50%的硝酸溶液中60分钟；

（4）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

实施例4

本实施例中所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，包括：

（1）使用金属清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入5%柠檬酸铵溶液中在55℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述水洗完的不锈钢产品加热至80℃，保持60分钟，然后降温至室温，以同样的条件再重复3次升温、恒温和降温；

（3）将上述处理完不锈钢产品在25℃条件下浸泡在50%的硝酸溶液中60分钟；

（4）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

实施例5

本实施例中所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，包括：

（1）使用金属清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入8%柠檬酸铵溶液中在55℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述水洗完的不锈钢产品加热至120℃，保持15分钟，然后降温至室温，以同样的条件再重复3次升温、恒温和降温；

（3）将上述处理完不锈钢产品在25℃条件下浸泡在35%的硝酸溶液中60分钟；

（4）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

实施例6

本实施例中所述的用于提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，包括：

（1）使用金属清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入10%柠檬酸铵溶液中在55℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述水洗完的不锈钢产品加热至100℃，保持10分钟，然后降温至室温，以同样的条件再重复3次升温、恒温和降温；

（3）将上述处理完不锈钢产品在25℃条件下浸泡在20%的硝酸溶液中60分钟；

（4）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

在上述实施例中，所述金属清洗剂采用的是市售的迪康90清洗剂，作为可选择的实施方式，所述金属清洗剂也可以采用现有技术中任意适用于不锈钢表面清洁的金属清洗剂；为了便于操作，作为优选的实施方式，上述实施例是将清洗完的不锈钢产品加热至80-120℃之间的某一温度后，恒温保持10分钟以上，作为可选择的实施方式，也可以在非恒温状态下保持10分钟以上，只要保温过程中温度在80-120℃之间即可。

此外，在上述实施例中，所述不锈钢产品为用于离子迁移谱的前端进样器，作为可选择的实施方式，也可以为其它场合使用的任意产品。

实验例

为了证明本发明所述的提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法的技术效果，本发明设置了实验例，对经实施例1-6处理后的不锈钢产品的表面离子电流进行测试，具体测试方法为：

将经滤芯过滤后的洁净空气通入不锈钢进样器内，使用FAIMS（高场强非对称离子迁移谱）对经过不锈钢进样器内壁的气体进行检测，得到其在同一条件下经电离后的离子所产生的离子电流值，测试结果如表1所示。

对比例

为了进一步证明本发明所述提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法的技术效果，本发明还设置了对比例，本对比例中对不锈钢产品进行处理的方法包括：

（1）使用迪康清洗剂将不锈钢产品进行清洗并水洗，然后把不锈钢产品放入5%柠檬酸铵溶液中在55℃浸泡60分钟后水洗；

（2）将上述处理完的不锈钢产品在25℃条件下浸泡在35%的硝酸溶液中60分钟；

（3）利用去离子水对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗，然后使用压缩氮气吹扫不锈钢产品进行干燥。

对经所述不锈钢产品的表面离子电流进行测试，具体测试方法同实验例，测试结果如表1所示（表1中的数值为用于表征样品离子打到检测极板后所产生电流大小的值，为通过比例换算的一个数值，因此无单位）。

表1

根据表1中的部分数据绘制图1，由上述测试结果和图1可以直观地看出，经对比例中方法处理后的不锈钢产品的表面离子电流大于实施例处理后的不锈钢产品的表面离子电流，这证明对比例中的不锈钢产品表面吸附的污染物分子的量要大于实施例中的不锈钢产品。由此可见本发明中所述方法可以显著减轻不锈钢产品表面污染物的吸附量，提高不锈钢产品的抗污染性能。

虽然本发明已经通过上述具体实施例对其进行了详细的阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims (5)

1.一种提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，其特征在于，所述不锈钢产品为不锈钢进样器，所述方法包括以下步骤：

(1)对所述不锈钢产品进行清洗，包括

(a)除油：使用金属清洗剂清洗后水洗，

(b)酸洗：采用5％-10％柠檬酸铵溶液在50-70℃浸泡至少60分钟后水洗；

(2)将所述不锈钢产品加热至80-200℃，并保持10分钟以上，然后降温至室温；

(3)对所述不锈钢产品进行酸洗钝化，是将所述不锈钢产品在10-30℃条件下浸泡在20％-50％的硝酸溶液中，浸泡至少60分钟；

(4)对酸洗钝化后的不锈钢产品进行水洗和干燥，先利用去离子水对所述不锈钢产品进行水洗，再使用压缩氮气进行吹扫干燥。

2.根据权利要求1所述的提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将清洗完的不锈钢产品加热至80-120℃之间的某一温度后，恒温保持10分钟以上。

3.根据权利要求2所述的提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，其特征在于，所述恒温时间为10-60分钟。

4.根据权利要求1或2或3所述的提高不锈钢产品表面抗污染性能的方法，其特征在于，步骤(1)完成后，将步骤(2)反复进行多次后再进行步骤(3)。

5.根据权利要求4所述的提高不锈钢表面抗污染性能的方法，其特征在于，将步骤(2)反复进行四次，其中每次均将不锈钢产品加热至120℃，并恒温保持15分钟，然后降温至室温。