CN104911686A - 提高304l不锈钢耐点蚀性能的磁调控表面处理方法 - Google Patents

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吕战鹏
肖茜
陈俊劼
韩广东
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Abstract

本发明公开了一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的表面处理方法，将304L不锈钢经过砂纸粗磨，机械抛光，然后在外加磁场下电解抛光进行表面处理。本工艺不需改变本体材料的成分，仅通过磁调控表面处理而得到具有耐点蚀性能的表面，经过本发明处理后的试样在30℃3.5%NaCl溶液中的开路电位和点蚀电位相对最高，有效提高了304L不锈钢的耐点蚀性能。

Description

提高304L不锈钢耐点蚀性能的磁调控表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的磁调控表面处理方法，属金属材料的表面处理工艺技术领域。
背景技术
不锈钢因具有强度高、耐晶间腐、应力腐蚀、点腐蚀以及焊、加工性能优异等优点，而被广泛应用。但其在使用中易受到易Cl-为代表的卤素离子的侵蚀，局部腐蚀非常严重，比如点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂等，会严重影响设备的安全性能和使用寿命。
电解抛光（EP）处理方法，可以降低试样表面粗糙度，抛光的表面不会产生变质层，无附加应力，并可去除或减小原有的应力层。有研究发现电解抛光表面处理是一种提高不锈钢材料耐蚀性能非常有效的技术手段，因此在不锈钢的表面处理上得到了广泛的应用。近年来磁场逐渐应用到金属材料防腐蚀性能的研究中来，许多研究报道了金属材料在有无磁场下的电化学行为的变化。研究表明磁场对腐蚀金属或合金在水溶液中界面电化学反应有影响，在磁场作用下，金属表面某些元素在表面上的沉积和溶解速率会发生变化。将磁场运用到304L不锈钢表面电解抛光技术上，调节电解抛光中阳极304L不锈钢的表面层特性，从而改变其在服役环境中的电化学行为和耐蚀性。所以本发明提出一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的磁调控表面处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的磁调控表面处理方法。
本发明的目的是通过以下技术手段来实现的：
一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的表面处理方法，包括以下工艺步骤：
⑴、将304L不锈钢表面用水砂纸进行逐级打磨；
⑵、用金刚石抛光膏进行机械抛光；
⑶、在0-40℃温度下，以304L不锈钢为正极，控制正、负两极板间电势差为5-60 V，在304L不锈钢表面外加磁场0.05-0.6 T，在高氯酸:冰醋酸(体积比)为1:1-1:10范围内的混合液中进行电解抛光10-200 s。
磁场为水平磁场，工作电极竖直放置，其表面与外加磁场方向的角度为0-180°。可以有效提高304L不锈钢的耐点蚀性能。
将304L不锈钢表面逐级打磨至3000#。
本发明主要针对304L不锈钢，将经过不同表面处理方式处理后的试样在3.5% NaCl(质量百分比，以下同)溶液中进行开路电位测定，并按照GB/T 17899-1999进行不锈钢点蚀电位测量。发现在磁调控电解抛光处理的试样其点蚀电位比电解抛光处理的高约0.06V，只经1500#砂纸打磨处理的试样其点蚀电位相对最低。磁调控电解抛光处理试样的耐点蚀性能优于电解抛光处理试样及水砂纸打磨试样。
本发明应用于在含氯离子环境中使用的不锈钢构件的表面处理，通过本工艺可以实现在不改变基体合金成分的前提下，通过在电解抛光技术上外加磁场来改变304L不锈钢的表面状态从而提高材料的耐腐蚀性能。磁场是由配备直流恒电流源的电磁铁发生。材料经过砂纸打磨和机械抛光后在外加磁场情况下在高氯酸和冰醋酸的混合溶液中电解抛光，从而提高了其耐点蚀性能。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本工艺方法不需要改变本体材料的成分，只是在常用的304L不锈钢电解抛光技术上叠加磁场调控，便可以提高304L不锈钢的耐点蚀性能。
附图说明
图1为不同表面处理后304L在30℃下3.5% NaCl溶液中的开路电位图，图中1500#表示304L试样表面磨至1500#，EP表示304L试样表面进行电解抛光处理，M-EP表示304L试样表面在0.3T磁场下进行电解抛光处理；
图2为不同表面处理后304L在30℃下3.5% NaCl溶液中的阳极极化曲线图，图中1500#表示304L试样表面磨至1500#，EP表示304L试样表面进行电解抛光处理，M-EP表示304L试样表面在0.3T磁场下进行电解抛光处理。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
将304L不锈钢（成分的质量百分比为：0.019 C,0.41Si,1.07Mn,0.038 P,0.007 S,18.2Cr, 8.11 Ni，余量Fe）切取10mm×10mm×3mm试样，试样背面用锡焊与铜导线连接，留出10mm×10mm的工作面。制作三种试样：第一种试样非工作面用环氧树脂涂封，然后将工作面逐级打磨至1500#，记为试样1500#。第二种试样将工作面逐级打磨至3000#后，然后用金刚石抛光膏进行机械抛光，接着用透明指甲油将背面焊接处与铜导线涂封，最后在0-40℃的温度下，以304L不锈钢为正极，控制正、负两极板间电势差为5-60V，在高氯酸和冰醋酸的混合液中进行电解抛光10-200s，硅胶将非工作面涂封，记为试样EP。第三种试样即为运用本发明处理的试样，是将工作面逐级打磨至3000#后，然后用金刚石抛光膏进行机械抛光，接着用透明指甲油将背面焊接处与铜导线涂封，最后在0-40℃的温度下，以304L不锈钢为正极，控制正、负两极板间电势差为5-60V，在304L不锈钢表面外加磁场0.05-0.6T，磁场为水平磁场，工作电极竖直放置，其表面与外加磁场平行，在高氯酸和冰醋酸的混合液中进行电解抛光10-200s，高氯酸和冰醋酸的体积比为1:5，硅胶将非工作面涂封，记为试样M-EP。
将三种试样浸没在30℃的3.5% NaCl溶液中进行电化学试验。电化学实验采用三电极体系：辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极（SCE），文中电位均为相对SCE。试样为工作电极。将试样在溶液中浸泡600s至开路电位（Ecorr）基本稳定后开始动电位扫描，阳极极化以0.33V/s的速率从Ecorr向0.6 V进行扫描，测试前半小时开始和整个测试过程中一直向溶液中通入N2。每次试验至少重复三次，试验结果重现性良好。
经过不同表面处理后的三种试样在30℃ 3.5% NaCl溶液中的开路电位和阳极极化曲线如图1和图2所示。试样1500#的Ecorr约为-0.330 V，点蚀电位约为0.178V（电流为10-5 A对应的电位值）；试样EP的Ecorr约为-0.254 V，点蚀电位约为0.211 V；试样M-EP的Ecorr约为-0.228 V，点蚀电位约为0.270 V。在磁场下电解抛光处理试样（M-EP）其点蚀电位比电解抛光处理试样（EP）高约0.06V，开路电位高约0.025V；试样1500#的开路电位和点蚀电位相对最低。表明磁场调控电解抛光处理过的304L试样耐点蚀性能最好。
实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的表面处理方法，包括以下工艺步骤：
⑴、将304L不锈钢表面用水砂纸进行逐级打磨；
⑵、用金刚石抛光膏进行机械抛光；
⑶、在0-40℃温度下，以304L不锈钢为正极，控制正、负两极板间电势差为5-60 V，在304L不锈钢表面外加磁场0.05-0.6 T，在高氯酸:冰醋酸(体积比)为1:1-1:10范围内的混合液中进行电解抛光10-200 s。
2.根据权利要求1所述的一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的表面处理方法，其特征在于：磁场为水平磁场，工作电极竖直放置，其表面与外加磁场方向的角度为0-180°,可以有效提高304L不锈钢的耐点蚀性能。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高304L不锈钢耐点蚀性能的表面处理方法，其特征在于：将304L不锈钢表面逐级打磨至3000#。
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