CN105386030A - 一种不锈钢表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供一种不锈钢表面处理方法，包括对不锈钢工件进行酸洗、碱洗、钝化和封闭的处理步骤，其中在钝化和/或封闭过程中，对钝化液与封闭液同时施加超声波处理。本发明创造不仅能够降低不锈钢工件表面的粗糙度，表现出优异的金属光泽性，而且可将表面的氧化物或其它杂质去除干净，使钝化膜可均匀、完整地覆盖在工件表面，大大提高了不锈钢的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明创造属于不锈钢表面处理技术领域，具体涉及一种不锈钢表面的钝化处理方法。
背景技术
随着工业领域的不断发展，不锈钢零部件的使用环境越来越苛刻，比如在海洋气候环境下使用的不锈钢零部件就需要较高的耐蚀性。而影响不锈钢耐蚀性的主要因素包括表面粗糙度、清洁度、钝化膜质量等。要提高不锈钢表面的耐腐蚀性能，目前广泛采用化学处理或电化学处理方法，其中铬酸盐钝化是一种典型的化学钝化方法，其原理是不锈钢—溶液界面发生化学反应，其中关键反应是不锈钢与六价铬之间的氧化还原反应，钝化膜主要由不溶性的三价铬化合物和可溶性的六价铬化合物两部分组成。不溶性部分具有足够的强度和稳定性，成为膜的骨架，可溶性部分充填在骨架内部，当钝化膜受到轻度损伤时，露出的基体与膜中的可溶性部分相互作用，使膜自动修复。而现有钝化操作规程中主要是对工件进行间歇抖动(如每隔10分钟抖动1次)以及对钝化液进行机械搅拌。但是以上方法仍然不可避免地会导致溶液搅拌不均匀，金属离子扩散不均匀，从而使钝化膜沉积厚度不均匀，大大降低了工件表面质量和耐蚀性。另外，钝化前不锈钢表面的氧化皮以及其它杂质往往去除不干净或者钝化膜在形成过程中在工件表面覆盖不完整，均会降低不锈钢的耐蚀性。
发明内容
本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种不锈钢表面处理方法，不仅能够降低不锈钢工件表面的粗糙度，表现出优异的金属光泽性，而且可将表面的氧化物或其它杂质去除干净，使钝化膜可均匀、完整地覆盖在工件表面，大大提高了不锈钢的耐腐蚀性能。
本发明创造提供的不锈钢表面处理方法，包括对不锈钢工件进行酸洗、碱洗、钝化和封闭的处理步骤，其中在钝化和/或封闭过程中，对钝化液与封闭液同时施加超声波处理，超声波通过空化作用能够很好地分散溶液，同时能够去除金属表面残留的杂质，使得钝化膜或封闭膜能够均匀而致密地沉积在金属表面，对金属表面形成很好保护，耐腐蚀性能大大提高，优选的超声频率可设定为40±5kHz，同时对在钝化和封闭过程中施加超声波处理效果更好。
其中，所述酸洗步骤中，酸洗液成分优选为8-10wt％HNO3和0.5-2wt％HF的混合水溶液；进一步，酸洗温度优选为20-50℃，时间优选为1-2min。
其中，所述碱洗步骤中，碱洗液成分优选为8-10wt％NaOH的水溶液；进一步，碱洗时间优选为5-10min。
其中，所述钝化步骤中，钝化液成分优选为20-30vt％HNO3和2-3wt％Na2Cr2O7·2H2O的混合水溶液；进一步，钝化温度优选为45-60℃。
其中，所述封闭步骤中，封闭液为含氟有机溶剂，优选得含氟有机溶剂为将80-95vt％氟硅烷和2-3vt％无水乙醇混合后，使用乙酸将pH调节至4-4.5得到的混合液；进一步，封闭温度优选为55-65℃；封闭液能够将表面钝化膜局部孔隙进行填充，形成均匀密实的保护膜。
进一步，对不锈钢工件进行酸洗前，还包括磁力研磨的步骤，具体的，采用不锈钢针作为研磨介质，在40-80Hz的工作频率下进行磁力研磨，更优选的研磨时间为8-15min。
进一步，所述磁力研磨和酸洗步骤之间，还包括对不锈钢工件进行第一次冲洗和第一次干燥的步骤；所述碱洗和钝化步骤之间，还包括对不锈钢工件进行第二次冲洗和第二次干燥的步骤；所述钝化和封闭步骤之间，还包括对不锈钢工件进行第三次冲洗的步骤。
进一步，封闭步骤后，还包括对不锈钢工件进行沥干、静置和烘干的步骤；具体的，封闭步骤后，将不锈钢工件沥干并在空气中静置10-20min，然后在100-120℃下烘干20-30min。
本发明创造的方法操作简单，易实现，投入少、效果佳，能够完全去除不锈钢表面的氧化皮以及其它杂质，在工件表面获得均匀、完整、致密的钝化保护膜，大大提高不锈钢工件表面质量和耐蚀性，耐中性盐雾时间可达160h以上，完全能够满足航空、航天、船舶等特殊领域对不锈钢零部件的耐蚀性要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明创造进行进一步说明。
实施例1
将热处理后的不锈钢紧固件放入装有抛光清洁剂的磁力研磨槽中，使用0.5×7mm的不锈钢针作为研磨介质，在60Hz的工作频率下进行磁力研磨10min。将工件移出研磨槽冲洗2次，甩干并烘干后放入酸洗液进行酸洗1min，酸洗液成分为10wt％HNO3和0.5wt％HF的混合水溶液，温度为25℃，酸洗后将工件放入10wt％NaOH溶液中进行碱洗5min，碱洗完后用去离子水冲洗2次进行干燥，将干燥后的工件放入钝化液中进行钝化30min，钝化液成分为30vt％HNO3和3wt％Na2Cr2O7·2H2O的混合水溶液，溶液温度为50℃，钝化后将工件用去离子水冲洗2次，放入封闭液中进行封闭2min，封闭液是将85vt％氟硅烷和2vt％无水乙醇混合后，使用乙酸将pH调节至4得到的混合液，作用是将表面钝化膜局部孔隙进行填充，温度为60℃，移出工件后沥干并在空气中静置15min，放入烘箱中烘干20min，烘箱温度设置为100℃。在钝化与封闭过程中，对钝化液与封闭液同时施加超声波均匀化处理，超声频率设定为40kHz。钝化后的不锈钢紧固件表面光滑，具有金属光泽。
实施例2
将热处理后的不锈钢紧固件放入装有抛光清洁剂的磁力研磨槽中，使用0.5×7mm的不锈钢针作为研磨介质，在60Hz的工作频率下进行磁力研磨15min。将工件移出研磨槽冲洗2次，甩干并烘干后放入酸洗液进行酸洗2min，酸洗液成分为9wt％HNO3和1wt％HF的混合水溶液，温度为40℃，酸洗后将工件放入10wt％NaOH溶液中进行碱洗5min，碱洗完后用去离子水冲洗2次进行干燥，将干燥后的工件放入钝化液中进行钝化25min，钝化液成分为25vt％HNO3和3wt％Na2Cr2O7·2H2O的混合水溶液，溶液温度为55℃，钝化后将工件用去离子水冲洗2次，放入封闭液中进行封闭2min，封闭液是一种将90vt％氟硅烷和3vt％无水乙醇混合后，使用乙酸将pH调节至4.5得到的混合液，作用是将表面钝化膜局部孔隙进行填充，温度为55℃，移出工件后沥干并在空气中静置10min，放入烘箱中烘干20min，烘箱温度设置为100℃。在钝化与封闭过程中，对钝化液与封闭液同时施加超声波均匀化处理，超声频率设定为40kHz。钝化后的不锈钢紧固件表面光滑，具有金属光泽。
对比例1
采用同实施例1的方法对不锈钢工件进行表面处理，其中，在酸洗步骤中，酸洗液成分替换为12wt％HNO3的水溶液。
对比例2
采用同实施例1的方法对不锈钢工件进行表面处理，其中，在钝化步骤中，钝化液成分替换为20-30vt％H2SO4和2-3wt％Na2Cr2O7·2H2O的混合水溶液。
对比例3
采用同实施例1的方法对不锈钢工件进行表面处理，其中，钝化和封闭过程均未施加超声波均匀化处理。
对比例4
采用同实施例1的方法对不锈钢工件进行表面处理，其中，钝化和封闭过程施加频率为100kHz超声波进行均匀化处理。
对比例5
采用同对比例3的方法对不锈钢工件进行表面处理，其中，未对不锈钢工件进行封闭的处理步骤。
对比例6
采用同对比例3的方法对不锈钢工件进行表面处理，其中，将磁力研磨的步骤替换为普通的喷砂处理步骤。
上述各实施例和对比例处理后的不锈钢工件，在中性盐雾试验中的结果如表1所示。
表1
| 不锈钢工件种类 | 耐中性盐雾时间(h) | |
| 实施例1 | 17-4PH、1Cr18Ni9Ti、304 | ≥160 |
| 实施例2 | 17-4PH、1Cr18Ni9Ti、304 | ≥160 |
| 对比例1 | 17-4PH | 85-124 |
| 对比例2 | 17-4PH | ＜24 |
| 对比例3 | 17-4PH | 96-138 |
| 对比例4 | 17-4PH | 100-140 |
| 对比例5 | 17-4PH | 12-24 |
| 对比例6 | 17-4PH | 24-48 |
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种不锈钢表面处理方法，包括对不锈钢工件进行酸洗、碱洗、钝化和封闭的处理步骤，其中在钝化和/或封闭过程中，对钝化液与封闭液同时施加超声波处理。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，优选的超声频率可设定为40±5kHz。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，所述酸洗步骤中，酸洗液成分优选为8-10wt％HNO3和0.5-2wt％HF的混合水溶液；进一步，酸洗温度优选为20-50℃，时间优选为1-2min。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，所述碱洗步骤中，碱洗液成分优选为8-10wt％NaOH的水溶液；进一步，碱洗时间优选为5-10min。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，所述钝化步骤中，钝化液成分优选为20-30vt％HNO3和2-3wt％Na2Cr2O7·2H2O的混合水溶液；进一步，钝化温度优选为45-60℃。
6.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，所述封闭步骤中，封闭液为含氟有机溶剂。
7.根据权利要求6所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，所述含氟有机溶剂为将80-95vt％氟硅烷和2-3vt％无水乙醇混合后，使用乙酸将pH调节至4-4.5得到的混合液。
8.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，所述封闭步骤中，封闭温度优选为55-65℃。
9.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，对不锈钢工件进行酸洗前，还包括磁力研磨的步骤；具体的，采用不锈钢针作为研磨介质，在40-80Hz的工作频率下进行磁力研磨，更优选的研磨时间为8-15min。
10.根据权利要求1所述的一种不锈钢表面处理方法，其特征在于，封闭步骤后，还包括对不锈钢工件进行沥干、静置和烘干的步骤；具体的，封闭步骤后，将不锈钢工件沥干并在空气中静置10-20min，然后在100-120℃下烘干20-30min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |