CN105586603B - 一种不锈钢氧化皮去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢氧化皮去除方法，包括如下步骤：步骤一，将质量百分含量为82‑89%的氢氧化物、7‑13%的硝酸盐、2‑4%的碳酸钠混合后在盐浴炉加热至455‑560℃，将需要处理的不锈钢制件浸于盐浴炉中处理5‑40分钟；步骤二，利用酸洗液浸泡清洗或循环液流清洗步骤一中处理过的不锈钢制件直至不锈钢制件表面光亮。步骤三，利用高压水流在常温下将经过步骤二处理后的不锈钢制件反复冲洗至不锈钢制件表面无残留。本发明中的方法可对不锈钢表面氧化皮有效去除，同时不会造成不锈钢表面的二次腐蚀。

Description

一种不锈钢氧化皮去除方法
技术领域
本发明涉及一种去除不锈钢表面氧化皮的方法，具体涉及一种利用熔融盐法和酸洗法结合去除不锈钢表面氧化皮的方法。
背景技术
不锈钢在冶炼和使用过程中，表面易受到不同程度的氧化，不锈钢表面存在的氧化皮结构致密，与基体附着力强，而且由于不锈钢总有多种合金成分，所以氧化皮中也存在有多种氧化物结构，包括氧化、氧化铁、四氧化三铁、氧化铬、二氧化硅、镍尖晶石等。不锈钢的氧化皮不仅没有装饰型外观，而且会使不锈钢表面电化学腐蚀速率加快，同时由于氧化物与基体的热膨胀系数不同，也会产生相应的应力。所以，在利用不锈钢原料进行深加工之前都会去除不锈钢表面的氧化皮，不仅利于后续深加工的进行，而且对于延长不锈钢制件的使用寿命具有非常重要的意义。
申请号为201310652730.5的名为《一种去除不锈钢叶片锻件表面氧化皮的方法》的中国专利中提出了在不锈钢叶片锻件加热到出炉后，使用高压水枪喷出水雾使所述高压水雾快速扫过所述不锈钢叶片锻件表面，从而使表面氧化皮遇冷收缩产生裂纹然后脱离。对于非锻件或加热后的不锈钢件来说，该方法并不适用，而且上述方法无法保证完全去除不锈钢表面氧化皮。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种可有效对不锈钢制件表面氧化皮完全去除的方法，不会遗留下不完整的氧化皮从而导致加快表面的电化学腐蚀速率。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
步骤一，采用高温碱性硝酸盐熔融处理：将质量百分含量为82-89%的氢氧化物、7-13%的硝酸盐、2-4%的碳酸钠混合后在盐浴炉加热至455-560℃，将需要处理的不锈钢制件浸于盐浴炉中处理5-40分钟。
碱性硝酸盐熔融处理过程中，控制氢氧化物与硝酸盐的比例，即可使熔融盐具有强氧化力和低熔点，为了提升处理的速率，还需添加一定量的碳酸钠调节熔融盐的黏度。本发明的发明人发现，使用本发明中的碱性硝酸盐配方即可达到最强的氧化能力、最低的熔点和最小的黏度。
其中，所述氢氧化物可优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种，硝酸盐可优选为硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙和硝酸铈中的一种。本发明的发明人在实践中发现，硝酸盐选用硝酸铈时，碱性熔融硝酸盐对不锈钢制件的表面润湿性能好，去除氧化皮的效率高。本发明的发明人通过试验发现，当碱性硝酸盐的组成为质量百分含量87%的氢氧化钠、10%的硝酸钠、3%的碳酸钠或89%的氢氧化钾、8%的硝酸铈、3%的碳酸钠时效果最佳，而且盐浴炉加热温度不会过高。
本发明中提供的碱性硝酸盐在455-560℃条件下即可处理不锈钢制件，进一步优选，处理温度为460-510℃，其中以485℃最佳。马氏体不锈钢处理时长以5-10分钟为宜，奥氏体不锈钢处理时长以20-40分钟为宜。
在碱性硝酸盐熔融处理过程中，不锈钢氧化皮上的氧化物与碱发生反应，铬的氧化物与碱发生反应生成亚铬酸钠，以氢氧化钠和硝酸钠为例：
Cr2O3+2NaOH→2NaCrO2+H2O
生成的亚铬酸钠再被硝酸盐氧化，生成易溶于水的铬酸钠，反应式如下：
2NaCrO2+3NaNO3+2NaOH→2Na2CrO4+3NaNO2+H2O
同样，铁的氧化物和尖晶石也可被硝酸盐氧化，变成疏松的三价氧化铁：
2FeO+NaNO3→Fe2O3+NaNO2
在高温的作用下，不锈钢氧化皮上新生成的氧化物部分剥落，以沉渣的形式沉入盐浴炉底。
步骤二，去渣：利用酸洗液浸泡清洗或循环液流清洗步骤一中处理过的不锈钢制件直至不锈钢制件表面光亮，酸洗液配方为盐酸45-60g/L、硝酸100-150 g/L、过氧化氢5-15g/L、聚乙烯亚胺5-10 g/L、三乙醇胺10-15 g/L、氯化十二烷基吡啶4-5 g/L，溶剂为水，室温条件。
针对经过步骤一的不锈钢制件，其表面氧化皮已松落，部分氧化皮已脱落。此时，利用酸洗液对其进行浸泡清洗或循环液流清洗可有效完全去除不锈钢表面的残留氧化皮，并且可使不锈钢制件表面呈光亮的效果。
进一步优选，酸洗液配方为盐酸60g/L、硝酸130 g/L、过氧化氢15g/L、聚乙烯亚胺8 g/L、三乙醇胺12 g/L、氯化十二烷基吡啶5 g/L。其中酸洗液中添加的过氧化氢能够加速氧化皮的溶解，聚乙烯亚胺和氯化十二烷基吡啶的配合使用能够有效控制酸洗液的腐蚀速率，不会造成对不锈钢表面的二次腐蚀。若不锈钢氧化皮成分中含有Si和Al元素，可在酸洗液中添加20-25 g/L的氢氟酸以增强去除含Si、Al氧化物的效果。
因经过步骤一的不锈钢制件表面的氧化皮已非常疏松易去除，所以酸洗的时间不宜过长，当肉眼可见不锈钢制件表面呈现光亮表面时即可停止酸洗。
步骤三，水洗：利用高压水流在常温下将经过步骤二处理后的不锈钢制件反复冲洗至不锈钢制件表面无残留。
本发明具有如下有益效果：
1、可有效去除不锈钢制件表面的氧化皮，尤其适用于成分较为复杂的不锈钢制件。
2、相比起现有工艺中用强酸洗步骤去除不锈钢氧化皮的工艺，本发明中的酸洗步骤的作用仅为进一步去除残余氧化物，酸洗时间短，酸洗温度在室温下进行即可，无需加热，进行有效冲洗后不会造成不锈钢表面的二次氧化和腐蚀。
3、本发明中采用高温碱性硝酸盐熔融处理的方法，更适用于无复杂结构的不锈钢制件。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
选择市售304不锈钢板，在大气条件下敞开式存放90天后，制成50×50mm的样板进行试验。
步骤一：碱性硝酸盐熔融处理。
碱性硝酸盐熔融处理工艺如下，百分数为相应组分所占的质量百分数。
使用上述实施例中的碱性硝酸盐对不锈钢制件进行处理。将不锈钢样板浸于实施例中的硝酸盐熔融物的盐浴炉中处理30分钟，观察碱性盐浴后的不锈钢片表面状态。
碱性盐浴处理后实施例1-17中的不锈钢片上的大部分氧化皮已剥落，只剩下少数部分，其中以实施例8、9中的不锈钢片的表面状态最佳。
步骤二：酸洗。
酸洗液配方为盐酸60g/L、硝酸130 g/L、过氧化氢15g/L、聚乙烯亚胺8 g/L、三乙醇胺12 g/L、氯化十二烷基吡啶5 g/L、氢氟酸20g/L，溶剂为水。
将经过步骤一处理后的不锈钢片利用上述酸洗液在室温条件下，循环液流清洗3-5分钟不等，至不锈钢片表面光亮为止。
步骤三：水洗。
利用高压水流在常温下将经过步骤二处理后的不锈钢片反复冲洗干净。
实施例中的不锈钢片在水洗后都能达到表面光亮的效果，表面氧化皮得到有效去除，可直接应用于钝化、电镀、着色等深加工处理。

Claims (8)

1.一种不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，采用高温碱性硝酸盐熔融处理：将质量百分含量为82-89%的氢氧化物、7-13%的硝酸盐、2-4%的碳酸钠混合后在盐浴炉加热至455-560℃，将需要处理的不锈钢制件浸于盐浴炉中处理5-40分钟；
步骤二，去渣：利用酸洗液浸泡清洗或循环液流清洗步骤一中处理过的不锈钢制件直至不锈钢制件表面光亮，酸洗液配方为盐酸45-60g/L、硝酸100-150 g/L、过氧化氢5-15g/L、聚乙烯亚胺5-10 g/L、三乙醇胺10-15 g/L、氯化十二烷基吡啶4-5 g/L，溶剂为水，室温条件；
步骤三，水洗：利用高压水流在常温下将经过步骤二处理后的不锈钢制件反复冲洗至不锈钢制件表面无残留；
高温碱性硝酸盐处理步骤中的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种，硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铈中的一种。
2.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：高温碱性硝酸盐处理步骤中的碱性硝酸盐组成为质量百分含量为87%的氢氧化钠、10%的硝酸钠、3%的碳酸钠。
3.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：高温碱性硝酸盐处理步骤中的碱性硝酸盐组成为质量百分含量为89%的氢氧化钾、8%的硝酸铈、3%的碳酸钠。
4.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：高温碱性硝酸盐处理步骤中，马氏体不锈钢处理时长为5-10分钟，奥氏体不锈钢处理时间为20-40分钟。
5.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：高温碱性硝酸盐处理步骤中，盐浴炉加热温度为460-510℃。
6.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：高温碱性硝酸盐处理步骤中，盐浴炉加热温度为485℃。
7.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：去渣步骤中酸洗液配方为盐酸60g/L、硝酸130 g/L、过氧化氢15g/L、聚乙烯亚胺8 g/L、三乙醇胺12 g/L、氯化十二烷基吡啶5 g/L。
8.如权利要求1所述不锈钢氧化皮去除方法，其特征在于：去渣步骤的酸洗液中还可添加20-25 g/L的氢氟酸。
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