CN104630692A - 一种不锈钢表面氧化处理方法 - Google Patents

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单广斌
刘小辉
吕广磊
李贵军
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/16—Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • C23C8/18—Oxidising of ferrous surfaces

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢表面氧化处理方法，通过控制温度在不锈钢表面形成致密的氧化膜。不锈钢表面氧化处理方法采用如下步骤：机械磨抛；除油脱脂；酸洗；常温下用清水清洗；氧化，使用高温空气加热或直接在空气中加热升温至目标温度，在空气中氧化一定时间，自然冷却。本处理方法简便，成本低廉，处理效果优良，提高了不锈钢的耐腐蚀性能，获得致密的保护性氧化膜。

Description

一种不锈钢表面氧化处理方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢表面氧化处理方法。
背景技术
不锈钢优良的耐腐蚀性能主要是由于表面覆盖着一层致密的钝化膜，为了获得致密的钝化膜，工程上通常进行酸洗钝化处理，常用的钝化方法流程有浸渍处理、涂刷处理、膏剂处理、喷淋处理、电化学处理等，工序较繁琐，成本较高，对于体积较大且形状复杂的部件处理较困难。另外处理过程中可能会引入HF、重铬酸盐等。如果将不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种不锈钢表面氧化处理方法。本方法能使不锈钢表面形成致密的氧化膜。
本发明采用如下技术方案：
一种不锈钢表面氧化处理方法，通过控制温度使不锈钢在空气中形成致密的表面氧化膜，其步骤如下：
(1)机械磨抛，对粗糙的不锈钢表面进行机械打磨，使粗糙度小于Ra6.3；
(2)除油脱脂，常温下，不锈钢通过除油溶液去除其表面油污，冷风吹干；
(3)酸洗，对于表面光滑，不需要打磨的不锈钢，进行酸洗，在酸洗液中浸泡去除不锈钢表面的氧化皮和锈蚀物；
(4)清洗，常温下用清水清洗；
(5)氧化，使用高温空气加热或直接在空气中加热升温至目标温度，在空气中氧化一定时间，自然冷却。
所述步骤(2)中除油溶液为丙酮或石油醚。
所述步骤(2)中不锈钢在除油溶液中浸泡1-5分钟去除其表面油污。
所述步骤(3)中在酸洗液中浸泡1-5分钟去除不锈钢表面的氧化皮和锈蚀物。
所述步骤(5)中在空气中氧化10-30分钟。
本发明一种不锈钢表面氧化处理方法，所述步骤(5)中将不锈钢放置与大气连通的加热设备中，加热至目标温度。
本发明一种不锈钢表面氧化处理方法，所述步骤(5)中采用不锈钢表面氧化处理装置提供高温空气加热或直接在空气中加热升温至目标温度。
本发明一种不锈钢表面氧化处理方法，所述不锈钢表面氧化处理装置包括电力驱动风机、导风管、电阻加热器、及吹风头，所述电力驱动风机连接导风管，导风管连接电阻加热器，电阻加热器通过金属管连接吹风头；所述电阻加热器的出口设有热电偶，热电偶连接控制器，控制器分别连接电阻控制加热器、及电力驱动风机，热电偶测量电阻加热器的出口温度并反馈给控制器，控制器控制电阻加热器的温度、及电路驱动风机的转速。
本发明一种不锈钢表面氧化处理方法，所述步骤(5)中调节不锈钢表面氧化处理装置，通过控制器调整加热器功率和风机功率，获得稳定合适的温度和风速，吹风头对准待处理样品表面，使高温空气加热样品表面，维持氧化一定时间，自然冷却，获得致密的保护性氧化膜。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
一种不锈钢表面氧化处理方法，是空气中通过控制温度来控制不锈钢表面氧化膜质量的处理方法。处理方法简便，成本低廉，处理效果优良，提高了不锈钢的耐腐蚀性能。
附图说明
图1为不锈钢表面氧化处理装置结构示意图。
图2为不同的不锈钢表面氧化处理方法效果对比图。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1所示，不锈钢表面氧化处理装置，包括电力驱动风机1、导风管、电阻加热器4、及吹风头5。电力驱动风机1连接导风管，导风管连接电阻加热器4，电阻加热器4通过金属管8连接吹风头。电阻加热器的出口设有热电偶7，热电偶7连接控制器6，控制器6分别连接电阻控制加热器4、及电力驱动风机1，热电偶测量电阻加热器4的出口温度并反馈给控制器，控制器控制电阻加热器的温度、及电路驱动风机的转速。导风管的前段为非金属软管2，导风管的后段为金属软管3。吹风头为可更换吹风头，吹风头可连接爬行器。
实施例1：
304L不锈钢采用不锈钢表面氧化处理方法，通过控制温度在不锈钢表面形成致密的氧化膜，其步骤如下：
(1)机械磨抛304L不锈钢，对粗糙的不锈钢表面进行机械打磨，使粗糙度小于Ra6.3；
(2)除油脱脂，常温下，将304L不锈钢放进除油溶液中浸泡3分钟去除其表面油污，冷风吹干；
(3)酸洗，对于表面光滑，不需要打磨的不锈钢，进行酸洗，在酸洗液中浸泡5分钟去除不锈钢表面的氧化皮和锈蚀物；
(4)清洗，常温下用清水清洗；
(5)氧化，将不锈钢放置与大气连通的加热炉中加热至目标温度230℃，氧化10分钟，自然冷却，获得致密的保护性氧化膜。
实施例2：
316L奥氏体不锈钢采用本不锈钢表面氧化处理方法，通过控制温度在不锈钢表面形成致密的氧化膜，其步骤如下：
(1)机械磨抛，对粗糙的不锈钢表面进行机械打磨，使用砂纸打磨至800号；
(2)除油脱脂，常温下，不锈钢被放进除油溶液中浸泡去除其表面油污，冷风吹干；
(3)酸洗，对于表面光滑，不需要打磨的不锈钢，进行酸洗，在酸洗液中浸泡3分钟去除不锈钢表面的氧化皮和锈蚀物；
(4)清洗，常温下用清水清洗；
(5)氧化，采用不锈钢表面氧化处理装置提供高温空气加热或直接在空气中加热升温至目标温度230℃，氧化10分钟。
具体如下，调节不锈钢表面氧化处理装置，选用合适的吹风头5，通过控制器6调整加热器功率和风机功率，获得稳定合适的温度和风速。氧化处理，吹风头5对准待处理样品表面，使高温空气加热样品表面，维持氧化10分钟，自然冷却，获得致密的保护性氧化膜。
不同处理方法的效果对比：
如图2所示，将未处理的316L奥氏体不锈钢、实施例2得到的316L奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢经K2Cr2O7氧化溶液化学氧化处理、30％硝酸钝化处理30分钟的奥氏体四组不锈钢样品进行处理效果对比。将此四组不锈钢样品放在高温环烷酸中腐蚀，进行耐蚀性对比实验。结果显示实施例2得到的316L奥氏体不锈钢耐蚀性最好。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (9)

1.一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，通过控制温度使不锈钢在空气中形成致密的表面氧化膜，其步骤如下：
(1)机械磨抛，对粗糙的不锈钢表面进行机械打磨，使粗糙度小于Ra6.3；
(2)除油脱脂，常温下，不锈钢通过除油溶液去除其表面油污，冷风吹干；
(3)酸洗，对于表面光滑，不需要打磨的不锈钢，进行酸洗，在酸洗液中浸泡去除不锈钢表面的氧化皮和锈蚀物；
(4)清洗，常温下用清水清洗；
(5)氧化，使用高温空气加热或直接在空气中加热升温至目标温度，在空气中氧化一定时间，自然冷却。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中除油溶液为丙酮或石油醚。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中不锈钢在除油溶液中浸泡1-5分钟去除其表面油污。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中在酸洗液中浸泡1-5分钟去除不锈钢表面的氧化皮和锈蚀物。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中在空气中氧化10-30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中将不锈钢放置与大气连通的加热设备中，加热至目标温度。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中采用不锈钢表面氧化处理装置提供高温空气加热或直接在空气中加热升温至目标温度。
8.根据权利要求7所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述不锈钢表面氧化处理装置包括电力驱动风机、导风管、电阻加热器、及吹风头，所述电力驱动风机连接导风管，导风管连接电阻加热器，电阻加热器通过金属管连接吹风头；
所述电阻加热器的出口设有热电偶，热电偶连接控制器，控制器分别连接电阻控制加热器、及电力驱动风机，热电偶测量电阻加热器的出口温度并反馈给控制器，控制器控制电阻加热器的温度、及电路驱动风机的转速。
9.根据权利要求1或8所述的一种不锈钢表面氧化处理方法，其特征在于，所述步骤(5)中调节不锈钢表面氧化处理装置，通过控制器调整加热器功率和风机功率，获得稳定合适的温度和风速，吹风头5对准待处理样品表面，使高温空气加热样品表面，维持氧化一定时间，自然冷却，获得致密的保护性氧化膜。
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