CN103966591A - 一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，属于不锈钢材料处理技术领域。该方法是在常温条件下，采用0.005mol/L~0.1mol/L的CuSO4溶液对不锈钢器件表面进行处理，处理时间10min~1h，然后水洗后吹干即可使用。本发明处理液配方简单，呈中性，无毒环保，无腐蚀性，对浓度精度要求不高；常温下即可处理，无需加热冷却；操作方法简单，小型器件可采用批量浸泡的方法，大型构件可采用喷淋的方式，适用于作为不锈钢器件应用前的最后处理工序。

Description

一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法
技术领域
本发明涉及不锈钢材料处理技术领域，具体涉及一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法。
背景技术
不锈钢具有非常优异的抗均匀腐蚀的性能，使得不锈钢广泛应用于现代工业及日常生活的诸多方面。然而在含有侵蚀性阴离子的环境中应用时，不锈钢易发生点蚀。这种腐蚀破坏形式具有极大的隐蔽性和突发性，危害性极强，特别是在石油、化工、核电等领域，点蚀容易造成管壁穿孔，使大量油、气泄漏，甚至造成火灾、爆炸等严重事故。因此，探索提高不锈钢抗点蚀能力的方法具有重要意义。研究已表明奥氏体不锈钢点蚀发生在硫化物夹杂处，和MnS夹杂的腐蚀溶解密切相关，所以控制钢中硫化物夹杂的含量可以有效提高其耐点蚀能力。但是，硫化物夹杂很难完全去除。而且在特殊用途钢种中，如易切削不锈钢，要求提高其中的S含量，因为大量的MnS夹杂能大大改善不锈钢的切削性能，当然，大量的MnS夹杂的存在大大恶化了其点蚀性能。所以，迫切需求一种方法，在提高不锈钢耐点蚀能力的同时不损失其他方面的性能优势。在以往的研究中，研究者也针对这方面做出了尝试，例如，利用激光熔融的方式将不锈钢表面的硫化物夹杂去除，在不影响体材料性能的情况下，在一定程度上实现了对抗点蚀能力的提高。但是这种方法的弊端也是显而易见的，成本高，效率低，只适合实验室研究，很难应用在实际生产加工过程中。
综上所述，探索一种便捷、高效、经济的化学处理方法，通过改性不锈钢表面硫化物夹杂，进而提高其抗点蚀性能，具有重要意义。
发明内容
针对目前提高不锈钢点蚀性能方法存在的成本高、效率低、工艺复杂且难于在实际中应用等弊端，本发明的目的在于提供一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法。该方法适用于作为不锈钢器件应用前的最后处理工序。
本发明的技术方案为：
一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，该方法是采用CuSO4溶液对不锈钢器件表面进行处理，处理后水洗并吹干即可使用。
所述CuSO4溶液浓度为0.005mol/L~0.1mol/L，对不锈钢器件表面的处理时间为10min~1h。
处理方式为：浸泡或喷淋；小型器件可采用批量浸泡的方式，大型构件可采用喷淋的方式。
上述处理方法在常温条件下即可。
本发明的有益效果是：
1、便捷：本发明处理液配方简单，呈中性，无毒环保，无腐蚀性，对浓度精度要求不高；常温下即可处理，无需加热冷却；操作方法简单，小型器件可采用批量浸泡的方法，大型构件可采用喷淋的方式。
2、高效：本发明方法处理时间短，处理10min即可取得明显的效果，1h达到最佳效果。
3、经济：本发明配方中涉及的工业级化学药品价格低廉，每吨13000元左右，可配置约800m3的处理液，且处理液可回收反复利用，极具经济性。
附图说明
图1为316F不锈钢原始样品及在0.01mol/L的CuSO4溶液中处理不同时间的样品在0.5mol/L NaCl溶液中的动电位极化曲线。
图2为316F不锈钢在NaCl溶液中动电位极化测试后扫描电镜（SEM）照片；图中：（a）未经处理的样品；（b）在本发明处理液中处理10min的样品；（c）在本发明处理液中处理1h的样品。
图3为316F不锈钢原始样品及在0.005、0.01及0.1mol/L的CuSO4溶液中处理1h的样品在0.5mol/L NaCl溶液中的动电位极化曲线。
图4为316L不锈钢原始样品及在0.005mol/L的CuSO4溶液中处理1h的样品在0.5mol/L NaCl溶液中的动电位极化曲线。
图5为316不锈钢原始样品及在0.01mol/L的CuSO4溶液中处理1h的样品在0.5mol/L NaCl溶液中的动电位极化曲线。
图6为304不锈钢原始样品及在0.01mol/L的CuSO4溶液中处理1h的样品在0.5mol/L NaCl溶液中的动电位极化曲线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详述本发明。
实施例1
配置摩尔浓度为0.01mol/L的CuSO4溶液，将抛光过的316F不锈钢样品（原始样品）浸入该处理液中处理不同时间，注意确保完全浸没以保证处理效果。将样品在常温下分别处理10min、30min、1h、2.5h、10h和69.5h，然后将样品取出，充分水洗，吹干。配置0.5mol/L的中性NaCl溶液作为测试溶液，将未处理以及处理不同时间的样品在NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试，测试溶液通过恒温水浴保持在28℃，测试结果如图1所示，结果显示经过CuSO4溶液处理的样品的点蚀电位都有所提高。通过图1所得到的不同处理时间的样品的点蚀电位整理在表1中，由表1可以看到经过处理的样品和未处理的样品相比，其点蚀电位都普遍提高。处理仅10min，效果就已经很显著，点蚀电位提高了95mV；处理1小时达到了最佳效果，提高约125mV；继续延长处理时间，处理效果有所下降，且在69.5h时处理效果下降明显。将以上进行动电位测试后的样品进行扫描电镜（SEM）观察，如图2所示，结果显示，在未处理的样品中，硫化物夹杂发生严重溶解，且点蚀坑的数量非常多；处理10min的样品中，硫化物夹杂没有溶解的迹象，点蚀坑数量显著减少；处理1h的样品中，硫化物夹杂未有溶解现象，点蚀坑数量非常少，仅有几处，在大部分相同尺度的视场内，没有点蚀坑出现。动电位极化曲线及相对应的SEM观察结果都显示，该处理方法效果非常显著，且最佳处理时间为1h。
实施例2
分别配置摩尔浓度为0.005mol/L、0.01mol/L和0.1mol/L的CuSO4溶液，取三块抛光的316F不锈钢样品分别在这三种不同浓度的溶液中浸泡1h，然后在0.5mol/L的NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试，结果示于图3，根据图3得到的点蚀电位值列在表1中。可以看到，在处理时间相同的情况下，溶液浓度（在给出的范围0.005～0.1mol/L内）对处理效果没有影响，点蚀电位提高值（115~125mV）几乎相等。
表1根据图1、3、4、5、6得到的点蚀电位值及相对于未处理样品点蚀电位的提高程度
实施例3
配置摩尔浓度为0.005mol/L的CuSO4溶液，将抛光的316L不锈钢样品在其中浸泡1h；配置0.5mol/L的中性NaCl溶液作为测试溶液，将未处理的原始样品以及处理过的样品在NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试，结果示于图4，根据图4得到的点蚀电位值列在表1中，可以看到经过CuSO4处理的316L不锈钢，其点蚀电位相对原始样品提高约90mV。
实施例4
配置摩尔浓度为0.01mol/L的CuSO4溶液，将抛光的316不锈钢样品在其中浸泡1h；配置0.5mol/L的中性NaCl溶液作为测试溶液，将未处理的原始样品以及处理过的样品在NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试，结果示于图5，根据图5得到的点蚀电位值列在表1中，可以看到经过CuSO4处理的316不锈钢，其点蚀电位相对原始样品提高约110mV。
实施例5
配置摩尔浓度为0.01mol/L的CuSO4溶液，将抛光的304不锈钢样品在其中浸泡1h；配置0.5mol/L的中性NaCl溶液作为测试溶液，将未处理的原始样品以及处理过的样品在NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试，结果示于图6，根据图6得到的点蚀电位值列在表1中，可以看到经过CuSO4处理的304不锈钢，其点蚀电位相对原始样品提高约70mV。

Claims (5)

1.一种提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，其特征在于：该方法是采用CuSO4溶液对不锈钢器件表面进行处理，处理后水洗并吹干即可使用。
2.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，其特征在于：所述CuSO4溶液浓度为0.005mol/L～0.1mol/L。
3.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，其特征在于：对不锈钢器件表面的处理时间为10min~1h。
4.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，其特征在于：处理方式为浸泡或喷淋；其中：小型器件采用批量浸泡的方式，大型构件采用喷淋的方式。
5.根据权利要求1-4任一所述的提高奥氏体不锈钢抗点蚀性能的化学处理方法，其特征在于：所述处理方法在常温条件下进行。
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