CN107587128A - 一种不锈钢管的表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种不锈钢管的表面处理工艺，经历外表面清洗处理、表面氧化物消除处理、抛光处理、钝化处理、消毒处理几个步骤制得不锈钢管。一种不锈钢管的表面处理工艺采用化学法和电化学法复合处理工艺对不锈钢管进行处理制备得到不锈钢管，相比于现有化学或电化学单一处理工艺，具有安全、环保、表面光洁度高、钝化膜致密均匀、耐腐蚀性好等诸多优点。

Description

一种不锈钢管的表面处理工艺

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，尤其涉及一种不锈钢管的表面处理工艺。

背景技术

我国是不锈钢生产大国，年产不锈钢1100万吨，由于不锈钢具有较好的耐腐蚀性，不锈钢管在食品、医药、生物等多个领域中具有广泛的应用。近年来，随着人们对食品安全问题的不断重视，食品医药制造业中用于传送食品药品的不锈钢管的食品安全风险也受到越来越多的关注，当不锈钢管在使用中迁移出的重金属超过限量时，有可能危害人体健康，为此，我国于2011年发布并实施了不锈钢制品的国家食品安全标准GB 9684-2011《不锈钢制品》，对各种重金属的迁移限量作出了严格规定。

不锈钢管中重金属的迁移主要就是在化学或电化学反应的腐蚀作用下发生的，从而导致重金属物质的释放。并且，我国行业标准QB/T 2467-1999《食品工业用不锈钢管》对不锈钢管的表面粗糙度和卫生要求也做出了明确规定，不锈钢管的Ra需不大于1.0μm，表面粗糙度越低，内流液体介质滞留就越少，也越有利于冲洗，耐腐能力将大大提高。因此，为了同时满足不锈钢管的表面物理特性和食品药品安全要求，提高不锈钢管的耐腐蚀性和表面光洁度，对不锈钢管进行抛光和钝化的表面处理工艺就显得尤为重要。

目前不锈钢的表面处理工艺主要有机械法、化学法和电化学法这三种类型，其中机械法具有劳动强度大、污染严重、降低光泽度、易生锈、投资成本较高等缺点；化学法虽然成本低、效率高，但仍然具有光泽度低，有气体溢出，需要通风设备，加温困难的缺点。而电化学法则具有镜面光泽保持时间长、工艺稳定、污染少、成本低、防腐性好、环保等诸多优点，但是电化学法不适合用于前期处理步骤中。

近现代发展起来的不锈钢表面处理工艺可使不锈钢表面获得良好的综合性能，如果能将多种表面处理手段复合运用，取长补短，必将在未来的不锈钢表面处理领域发挥重大作用，并可以获得美观度更佳、抗逆性更强、安全性更高的不锈钢。

因此，为克服以上方法所存在的缺陷，提出一种不锈钢管的表面处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于提出一种不锈钢管的表面处理工艺。

本发明采用以下技术方案：一种不锈钢管的表面处理工艺，包括如下步骤：

步骤S1：外表面清洗处理：将不锈钢管置于每升含20-50质量份硅酸钠、30-40质量份羧甲基纤维素钠、20-50质量份碳酸钾、15-20质量份柠檬酸脂肪酸甘油酯、1-5质量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、5-20质量份硫酸钠、2-10质量份乙二胺四乙酸二钠、5-20质量份过碳酸钠、15-20质量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、1-5质量份三甲基硅烷基氯化镁溶于去离子水形成的第一混合溶液中，用超声波振荡处理30-90分钟，第一混合溶液的温度保持在60℃，再将不锈钢管移入50-80℃的热水中用超声波振荡处理30-60分钟，取出后用水冲洗干净；

步骤S2：表面氧化物消除处理：再将不锈钢管置于每升由10-20质量份磷酸氢二钠、80-100质量份聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、20-50质量份盐酸、80-90质量份高氯酸、70-100质量份双氧水、10-30质量份过硫酸铵、1-3质量份氨甲基化聚丙烯酰胺、20-40质量份氮川三乙酸三钠溶于去离子水形成的第二混合溶液中浸泡30-60分钟，混合溶液保持为25℃常温，取出后用水冲洗干净；

步骤S3：抛光处理：再将不锈钢管置于每升由1-10质量份高锰酸钾、50-100质量份乳酸、90-110质量份乙醇溶于去离子水形成的第三混合溶液中进行电解抛光处理，第三混合溶液的温度保持在40-60℃之间，以不锈钢管为正极，控制电流在70-100A之间，同时将不锈钢管置于电磁场环境下，调整磁场方向使其与抛光池方向垂直，抛光时间为30-80s，取出后用水冲洗干净；

步骤S4：钝化处理：再将不锈钢管置于每升由50-100质量份酒石酸、100-200质量份次氯酸、90-110质量份乙醇、10-40质量份甘油溶于去离子水形成的第四混合溶液中进行钝化处理，第四混合溶液的温度保持在50-70℃之间，钝化时间为20-50分钟，取出后用水冲洗干净；

步骤S5：消毒处理：再将不锈钢管置于每升由20-50质量份硫代硫酸钠、5-15质量份三羟甲基氨基甲烷、10-40质量份单乙醇胺和20-30质量份碳酸氢钠溶于去离子水形成的第五混合溶液中，用超声波振荡处理10分钟，取出后用水冲洗干净，再经热风烘干即可得不锈钢管。

作为本发明的进一步改进，经所述表面处理工艺处理得到的不锈钢管的表面粗糙度Ra介于0.012至0.015μm之间。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述电磁场的强度介于1.0-3.0T之间。

作为本发明的进一步改进，步骤S4钝化处理使不锈钢管表面生成一层致密钝化膜。

一种不锈钢管的表面处理工艺采用化学法和电化学法复合处理工艺对不锈钢管进行外表面清洗处理、表面氧化物消除处理、抛光处理、钝化处理、消毒处理制备得到不锈钢管，相比于现有化学或电化学单一处理工艺，具有安全、环保、表面光洁度高、钝化膜致密均匀、耐腐蚀性好等诸多优点。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，可以理解的是实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明下述实施例中所使用的十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、氨甲基化聚丙烯酰胺、氮川三乙酸三钠、三羟甲基氨基甲烷、单乙醇胺来自于上海江沪实业有限公司。

本发明下述实施例中所使用的羧甲基纤维素钠、柠檬酸脂肪酸甘油酯来自于青岛海博生物技术有限公司。

本发明下述实施例中所使用的硅酸钠、三甲基硅烷基氯化镁、硫酸钠、乙二胺四乙酸二钠、过碳酸钠、磷酸氢二钠、盐酸、高氯酸、双氧水、过硫酸铵、高锰酸钾、乳酸、乙醇、酒石酸、次氯酸、硫代硫酸钠、碳酸氢钠来自国药集团化学试剂有限公司。

实施例1

一种不锈钢管的表面处理工艺，包括如下步骤：

步骤S1：外表面清洗处理：将不锈钢管置于每升由20质量份硅酸钠、40质量份羧甲基纤维素钠、20质量份碳酸钾、20质量份柠檬酸脂肪酸甘油酯、2质量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、20质量份硫酸钠、2质量份乙二胺四乙酸二钠、20质量份过碳酸钠、15质量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、3质量份三甲基硅烷基氯化镁溶于去离子水中形成的第一混合溶液中，用超声波振荡处理30分钟，第一混合溶液的温度保持在60℃，再将不锈钢管移入60℃的热水中用超声波振荡处理40分钟，取出后用水冲洗干净。

步骤S2：表面氧化物消除处理：再将不锈钢管置于每升由10质量份磷酸氢二钠、90质量份聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、30质量份盐酸、80质量份高氯酸、70质量份双氧水、30质量份过硫酸铵、1质量份氨甲基化聚丙烯酰胺、40质量份氮川三乙酸三钠溶于去离子水中形成第二混合溶液中浸泡40分钟，第二混合溶液保持在25℃常温，取出后用水冲洗干净。

步骤S3：抛光处理：再将不锈钢管置于由每升由5质量份高锰酸钾、60质量份乳酸、90质量份乙醇溶于去离子水中形成的第三混合溶液中进行电解抛光处理，第三混合溶液的温度保持在60℃，以不锈钢管为正极，控制电流为80A，同时在不锈钢管置于1.0T电磁场中，调整磁场方向使其与抛光池方向垂直，抛光时间为40s，取出后用水冲洗干净。

步骤S4：钝化处理：再将不锈钢管置于由每升由60质量份酒石酸、120质量份次氯酸、90质量份乙醇、10质量份甘油溶于去离子水形成的第四混合溶液中进行钝化处理，第四混合溶液的温度保持为50℃，钝化时间为30分钟，取出后用水冲洗干净。

步骤S5：消毒处理：再将不锈钢管置于每升由30质量份硫代硫酸钠、10质量份三羟甲基氨基甲烷、20质量份单乙醇胺和20质量份碳酸氢钠溶于去离子水中形成的第五混合溶液中，用超声波振荡处理10分钟，取出后用水冲洗干净，再经热风烘干即可得不锈钢管。

实施例2

一种不锈钢管的表面处理工艺，包括如下步骤：

步骤S1：外表面清洗处理：将不锈钢管置于每升由30质量份硅酸钠、35质量份羧甲基纤维素钠、35质量份碳酸钾、18质量份柠檬酸脂肪酸甘油酯、1质量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、5质量份硫酸钠、10质量份乙二胺四乙酸二钠、5质量份过碳酸钠、18质量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、1质量份三甲基硅烷基氯化镁溶于去离子水中形成的第一混合溶液中，用超声波振荡处理90分钟，第一混合溶液的温度保持在60℃，再将不锈钢管移入50℃的热水中用超声波振荡处理60分钟，取出后用水冲洗干净。

步骤S2：表面氧化物消除处理：再将不锈钢管置于每升由15质量份磷酸氢二钠、80质量份聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、20质量份盐酸、85质量份高氯酸、80质量份双氧水、10质量份过硫酸铵、2质量份氨甲基化聚丙烯酰胺、20质量份氮川三乙酸三钠溶于去离子水中形成第二混合溶液中浸泡60分钟，第二混合溶液保持在25℃常温，取出后用水冲洗干净。

步骤S3：抛光处理：再将不锈钢管置于由每升由1质量份高锰酸钾、50质量份乳酸、100质量份乙醇溶于去离子水中形成的第三混合溶液中进行电解抛光处理，第三混合溶液的温度保持在50℃，以不锈钢管为正极，控制电流为100A，同时在不锈钢管置于3.0T电磁场中，调整磁场方向使其与抛光池方向垂直，抛光时间为80s，取出后用水冲洗干净。

步骤S4：钝化处理：再将不锈钢管置于由每升由50质量份酒石酸、100质量份次氯酸、100质量份乙醇、20质量份甘油溶于去离子水形成的第四混合溶液中进行钝化处理，第四混合溶液的温度保持为70℃，钝化时间为20分钟，取出后用水冲洗干净。

步骤S5：消毒处理：再将不锈钢管置于每升由20质量份硫代硫酸钠、5质量份三羟甲基氨基甲烷、10质量份单乙醇胺和30质量份碳酸氢钠溶于去离子水中形成的第五混合溶液中，用超声波振荡处理10分钟，取出后用水冲洗干净，再经热风烘干即可得不锈钢管。

实施例3

一种不锈钢管的表面处理工艺，包括如下步骤：

步骤S1：外表面清洗处理：将不锈钢管置于每升由50质量份硅酸钠、30质量份羧甲基纤维素钠、50质量份碳酸钾、15质量份柠檬酸脂肪酸甘油酯、5质量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、15质量份硫酸钠、5质量份乙二胺四乙酸二钠、10质量份过碳酸钠、20质量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、5质量份三甲基硅烷基氯化镁溶于去离子水中形成的第一混合溶液中，用超声波振荡处理60分钟，第一混合溶液的温度保持在60℃，再将不锈钢管移入80℃的热水中用超声波振荡处理30分钟，取出后用水冲洗干净。

步骤S2：表面氧化物消除处理：再将不锈钢管置于每升由20质量份磷酸氢二钠、100质量份聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、50质量份盐酸、90质量份高氯酸、100质量份双氧水、20质量份过硫酸铵、3质量份氨甲基化聚丙烯酰胺、30质量份氮川三乙酸三钠溶于去离子水中形成第二混合溶液中浸泡30分钟，第二混合溶液保持在25℃常温，取出后用水冲洗干净。

步骤S3：抛光处理：再将不锈钢管置于由每升由10质量份高锰酸钾、100质量份乳酸、110质量份乙醇溶于去离子水中形成的第三混合溶液中进行电解抛光处理，第三混合溶液的温度保持在40℃，以不锈钢管为正极，控制电流为70A，同时在不锈钢管置于2.0T电磁场中，调整磁场方向使其与抛光池方向垂直，抛光时间为30s，取出后用水冲洗干净。

步骤S4：钝化处理：再将不锈钢管置于由每升由100质量份酒石酸、200质量份次氯酸、110质量份乙醇、40质量份甘油溶于去离子水形成的第四混合溶液中进行钝化处理，第四混合溶液的温度保持为60℃，钝化时间为50分钟，取出后用水冲洗干净。

步骤S5：消毒处理：再将不锈钢管置于每升由50质量份硫代硫酸钠、15质量份三羟甲基氨基甲烷、40质量份单乙醇胺和25质量份碳酸氢钠溶于去离子水中形成的第五混合溶液中，用超声波振荡处理10分钟，取出后用水冲洗干净，再经热风烘干即可得不锈钢管。

按照上述实施例1、2、3所得不锈钢管性能测试所得结果如下表1。

表1实施例1、2、3所得不锈钢管性能测试表

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明采用化学法和电化学法复合处理工艺，与传统化学或者电化学法单一处理工艺相比，复合处理工艺具有突出的平整能力及光亮作用，并且不对母材产生任何副作用，可以最大程度降低表面粗糙度，从根本上解决了不锈钢管内表面挂料、粘壁问题。

2、与传统工艺相比，处理液中不含铬和钼等重金属化合物，亦无燃爆性，工艺较为简单，操作容易，减少了环境污染问题，符合可持续发展要求。

3、采用电磁场环境下的电化学法对不锈钢管表面进行抛光处理，电磁场对金属在电解液中界面电化学反应有催化作用，在电磁场的作用下，可以显著提高某些元素在金属表面上的沉积和溶解速率，从而可以提高处理效率，并且使得金属表面在发生溶解作用时，选择性地对结晶不完整的晶粒进行溶解，去除了抛光表面微观的不平度，从而使得被抛光表面变得更加平滑，能充分的反射光线，有效提高了不锈钢管表面的光洁性。

4、本发明所采用的钝化方法不含强酸、强氧化剂等对环境和人体有害物质，并且由于对元素的选择性溶出作用，得到的钝化膜致密均匀，形成一种等电式表面，钝化封闭效果好，并可防止其吸收其他腐蚀性物质，耐腐蚀性能好，也就可以有效防止不锈钢表面重金属元素的迁移，提高其在食品医药行业生产应用中的安全性。

一种不锈钢管的表面处理工艺采用化学法和电化学法复合处理工艺对不锈钢管进行外表面清洗处理、表面氧化物消除处理、抛光处理、钝化处理、消毒处理制备得到不锈钢管，相比于现有化学或电化学单一处理工艺，具有安全、环保、表面光洁度高、钝化膜致密均匀、耐腐蚀性好等诸多优点。

上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (4)

1.一种不锈钢管的表面处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：外表面清洗处理：将不锈钢管置于每升含20-50质量份硅酸钠、30-40质量份羧甲基纤维素钠、20-50质量份碳酸钾、15-20质量份柠檬酸脂肪酸甘油酯、1-5质量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、5-20质量份硫酸钠、2-10质量份乙二胺四乙酸二钠、5-20质量份过碳酸钠、15-20质量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、1-5质量份三甲基硅烷基氯化镁溶于去离子水形成的第一混合溶液中，用超声波振荡处理30-90分钟，第一混合溶液的温度保持在60℃，再将不锈钢管移入50-80℃的热水中用超声波振荡处理30-60分钟，取出后用水冲洗干净；

步骤S2：表面氧化物消除处理：再将不锈钢管置于每升由10-20质量份磷酸氢二钠、80-100质量份聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、20-50质量份盐酸、80-90质量份高氯酸、70-100质量份双氧水、10-30质量份过硫酸铵、1-3质量份氨甲基化聚丙烯酰胺、20-40质量份氮川三乙酸三钠溶于去离子水形成的第二混合溶液中浸泡30-60分钟，混合溶液保持为25℃常温，取出后用水冲洗干净；

步骤S3：抛光处理：再将不锈钢管置于每升由1-10质量份高锰酸钾、50-100质量份乳酸、90-110质量份乙醇溶于去离子水形成的第三混合溶液中进行电解抛光处理，第三混合溶液的温度保持在40-60℃之间，以不锈钢管为正极，控制电流在70-100A之间，同时将不锈钢管置于电磁场环境下，调整磁场方向使其与抛光池方向垂直，抛光时间为30-80s，取出后用水冲洗干净；

步骤S4：钝化处理：再将不锈钢管置于每升由50-100质量份酒石酸、100-200质量份次氯酸、90-110质量份乙醇、10-40质量份甘油溶于去离子水形成的第四混合溶液中进行钝化处理，第四混合溶液的温度保持在50-70℃之间，钝化时间为20-50分钟，取出后用水冲洗干净；

步骤S5：消毒处理：再将不锈钢管置于每升由20-50质量份硫代硫酸钠、5-15质量份三羟甲基氨基甲烷、10-40质量份单乙醇胺和20-30质量份碳酸氢钠溶于去离子水形成的第五混合溶液中，用超声波振荡处理10分钟，取出后用水冲洗干净，再经热风烘干即可得不锈钢管。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的表面处理工艺，其特征在于：经所述表面处理工艺处理得到的不锈钢管的表面粗糙度Ra介于0.012至0.015μm之间。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的表面处理工艺，其特征在于：步骤S3中所述电磁场的强度介于1.0-3.0T之间。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢管的表面处理工艺，其特征在于：步骤S4钝化处理使不锈钢管表面生成一层致密钝化膜。