CN112301351A - 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 - Google Patents
一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112301351A CN112301351A CN202010932981.9A CN202010932981A CN112301351A CN 112301351 A CN112301351 A CN 112301351A CN 202010932981 A CN202010932981 A CN 202010932981A CN 112301351 A CN112301351 A CN 112301351A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pickling
- passivation
- stainless steel
- austenitic stainless
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005554 pickling Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 27
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 42
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 22
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 11
- JHWIEAWILPSRMU-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-3-pyrimidin-4-ylpropanoic acid Chemical compound OC(=O)C(C)CC1=CC=NC=N1 JHWIEAWILPSRMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 229940051841 polyoxyethylene ether Drugs 0.000 claims description 3
- 229920000056 polyoxyethylene ether Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 35
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 28
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 15
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 13
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 halogen ion Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N Octadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000316887 Saissetia oleae Species 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- MTNDZQHUAFNZQY-UHFFFAOYSA-N imidazoline Chemical compound C1CN=CN1 MTNDZQHUAFNZQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006263 metalation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 235000008113 selfheal Nutrition 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/08—Iron or steel
- C23G1/085—Iron or steel solutions containing HNO3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/24—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing hexavalent chromium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/04—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors
- C23G1/06—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors
- C23G1/061—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors nitrogen-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/04—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors
- C23G1/06—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors
- C23G1/063—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors heterocyclic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
- C23G1/04—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors
- C23G1/06—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors
- C23G1/066—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions using inhibitors organic inhibitors phosphorus-containing compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，将奥氏体不锈钢零件浸入酸洗液中酸洗10～20 min，酸洗液包括硝酸10‑25wt%，氟化钠1‑4 wt%，温度为35～50℃；S2、将奥氏体不锈钢零件浸入钝化液中钝化20～30 min，钝化液包括硝酸10‑40w%，重铬酸钠0‑6 wt%，温度为20～40℃；S3、清洗干净，pH值在6.5‑7.5之间。本发明的酸洗钝化工艺可有效清除奥氏体不锈钢工件的锈斑、氧化皮等物质，处理后工件为均匀银白光亮；严格控制酸洗液/钝化液中有害物质成分，降低对皮肤的刺激，提供极佳的清洗性能，保护使用者的健康，并且处理后的废药液只需中和后直接排放，对环境达到零污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺。
背景技术
我国的核电厂大多建在沿海地区，沿海地区的大气中却含有大量的腐蚀性 介质-氯离子，为保证核电厂的安全，核主泵用材料在具有良好的机械性能、高 硬度和高耐磨性等优点的同时，提高其表面的耐腐蚀性则尤为重要。
核主泵用锁紧杯采用奥氏体不锈钢加工而成，由于热处理加工过程中造成 的较厚氧化皮和材料固有的特殊性，在进行酸洗钝化加工时有很大的难度，为 消除热加工后的氧化皮与回火色、嵌入的铁微粒及表面缺陷，钝化之前需要进 行酸洗处理：在硝酸中再加入对氧化皮发生反应，并需要去除25～40μm厚的 实际金属的含卤酸。酸洗可以说是不严格的钝化处理，也是正式钝化前的预处 理。酸洗液的选择要根据工件表面情况及质量来定，应考虑快速有效、优质、 实用与价廉。
核主泵用锁紧杯等小型复杂零件采用常规的酸洗钝化工艺进行处理时由于 零件较为复杂，有沟槽、小孔等结构，其表面的黑色的与基体结合相当牢固的 含氧化合物(氧化皮)去除容易出现不均一现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术核主泵用锁紧杯等小型复杂零件 采用常规的酸洗钝化工艺进行处理时容易出现不均一现象的缺陷，提供一种奥 氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，包括以下步骤：
S1、将奥氏体不锈钢零件浸入酸洗液中酸洗10～20min，酸洗液包括硝酸 10-25wt％，氟化钠1-4wt％，余量为水，酸洗温度为40～50℃；
S2、将奥氏体不锈钢零件浸入钝化液中钝化20～30min，钝化液包括硝酸 10-40w％，重铬酸钠0-6wt％，余量为水，钝化温度为20～40℃；钝化液中可以 加入适量的光亮剂。
S3、将奥氏体不锈钢零件表面彻底清洗干净，确保pH值在6.5-7.5之间。
酸洗钝化后，用A级水或去离子水(电导率小于1.5μs/cm)，超声震荡3 次，将表面彻底清洗干净，确保pH值在6.5-7.5之间，如工件表面pH值小于 6.5，需重复上述清洗过程直至表面达到中性，要求然后擦干或用压缩空气吹干。
执行本方法对不锈钢零件表面进行清洗，表面残留氟、氯为，满足核级材 料《有害元素控制程序》的要求。
进一步的，S1中酸洗液中还包括Lan-826 0.1wt％～0.3wt％。Lan-826的有 效成分为水溶性咪唑啉、十八烷基胺、乌洛托品、有机膦酸盐。作为缓蚀剂使 用，建议在酸浓度较大时或零件薄壁且表面腐蚀产物易于清洗的时候，适当添 加。
进一步的，S1中酸洗液中还包括渗透剂JFC，全称为脂肪醇聚氧乙烯醚5～ 10g/L。
不锈钢酸洗工艺主要目的是去除表面氧化层和贫铬层，使不锈钢表面光洁 光亮。在酸洗过程中，随着酸洗时间的延长，溶液中酸浓度和金属离子浓度也 会发生变化，酸洗初始阶段，由于酸含量较高，化学反应强烈，溶液中金属离 子的浓度将会迅速升高，而酸的浓度则会迅速降低。酸洗平稳阶段，随着酸浓 度的降低，化学反应进入了一个相对稳定的阶段，金属离子与酸浓度变化幅度 较小，不仅有利于不诱钢表面氧化层及贫络层的除去，而且产品表面质量相对 均匀，此时酸洗过程较为合适。非稳定阶段，酸浓度继续降低，不能再给化学 反应提供充分条件，随着金属离子浓度的不断增加，金属沉淀物开始析出，此 时酸洗产品表面质量相对较差，在金属表面一般会存在残余氧化层，最终导致 酸洗无法进行。
钝化是用一定的溶液对不锈钢表面进行处理，其机理是通过选择性溶解Fe 元素，提高表面Cr元素含量，形成结构连续、致密的钝化膜，提高工件的耐腐 蚀性。通常酸洗钝化产生的钝化膜不会因受到外界环境的侵蚀而破坏。同时， 也由于它的化学势能较低，对许多介质呈现反应惰性。从而有效阻止了腐蚀反 应的进一步进行，保护基体不再被进一步腐烛，起到了一定的保护效果。
不锈钢的氧化皮主要有含铁氧化物为NiO、Cr2O3、FeO·Cr2O3、Fe2O3、Fe3O4等致密的氧化物，与基体附着牢固。一般情况下难溶于硫酸、盐酸、硝酸等无 机酸，必须采用腐蚀性更强的混酸。
HNO3的作用：强氧化剂。以氧化皮中的Cr2O3为例，难溶于酸，但Cr的高 价氧化物则易溶于酸，酸洗液中的HNO3可将Cr2O3，氧化成H2CrO4，从而达到去 除氧化皮的目的。化学反应方程式为：
NaF的作用：活化剂。不锈钢氧化皮是靠改变氧化皮的性质，或改变钢的 氧化还原电位来清除的。在酸洗液中，卤素离子F-作为有效活化成分，能够取 代氧化皮中的氧，改变氧化皮的结构，使NiO、Cr2O3、FeO·Cr2O3、Fe2O3、Fe3O4氧化物易溶于酸。另外，与常用的氢氟酸比，氟化钠溶解到硝酸的水溶液中， 会发生水解反应，进而降低了溶液中的H+浓度，避免过度腐蚀的发生。
钝化液中主要成分作用过程：
钝化膜的形成过程比较复杂，一直以来不少研究人员提出了多种理论。目 前解释钝化状态常用的理论使钝化薄膜理论，该理论认为，在钝化过程中金属 和钝化介质发生化学反应，生成了一层极薄的保护膜(氧化剂和基体金属的化 合物)，能够抑制阳极腐蚀的发生，从而保护不锈钢基体。
在HNO3-NaCr2O7钝化体系中，硝酸和重铬酸根离子发生协同作用：
在硝酸溶液中，由于氧化性物质(NO3 -)和还原型物质(H+)的综合作用。 其中氧化性物质可促进不锈钢表面钝化膜的生成，而还原型物质则会破坏钝化 膜。在此基础上NaCr2O7的加入不仅有效控制了H+对钝化膜的破坏，还能发生氧 化还原反应将六价铬还原成三价铬离子，Cr3+则以Cr(OH)3胶体的形式吸附沉积 在不锈钢表面，具体过程如下：
Fe→Fe2++2e-
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
吸附成膜：胶体从溶液中吸附一定量的Cr6+离子构成钝化膜。钝化膜中三 价铬难溶于水，化学性质不活泼，在钝化膜形成过程中其骨架作用。该钝化膜 被划伤后，仍可发生自愈作用(再钝化)。
有益效果：
本发明的酸洗钝化工艺针对核主泵用锁紧杯等小型复杂零件，设计的一款 操作简单方便的酸洗钝化方法，可有效清除奥氏体不锈钢工件的锈斑、氧化皮 等物质，处理后工件为均匀银白光亮；同时严格控制酸洗液/钝化液中有害物质 成分，降低对皮肤的刺激，提供极佳的清洗性能，保护使用者的健康，并且处 理后的废药液只需中和后直接排放，对环境达到零污染。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发 明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1基体形貌(SEM,×500)及成分(EDS)分析；
图2固溶处理后表面氧化皮形貌及成分分析(EDS)；
图3不锈钢工件酸洗前后对比图；
图4不锈钢工件酸洗后表面显微图片；
图5钝化后不锈钢表面SEM图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，包括以下步骤：
S1、将奥氏体不锈钢零件浸入酸洗液中酸洗10～20min，酸洗液包括硝酸 10-25wt％，氟化钠1-4wt％，Lan-826 0.1wt％～0.3wt％，脂肪醇聚氧乙烯醚5-10 g/L，余量为水，酸洗温度为40～50℃；
S2、将奥氏体不锈钢零件浸入钝化液中钝化20～30min，钝化液包括硝酸 10-40w％，重铬酸钠0-6wt％，余量为水，钝化温度为20～40℃；
S3、将奥氏体不锈钢零件表面彻底清洗干净，确保pH值在6.5-7.5之间。
试验材料包括晶间腐蚀标准试样和锁紧杯，两者均为304奥氏体不锈钢材 质(国内牌号为0Cr18Ni9)，原材料经机械加工后，为了获得均一的组织结构 和良好的耐腐蚀性能，加入固溶处理工序：将工件在智能一体式马弗炉中，在 适当温度下保温一定时间后，冷却至室温。固溶处理方式为冷炉装料，随炉升 温，升温至1050℃后保温5～7min。材料固溶处理完成后进行冷却处理，冷却 方式为水冷。固溶处理后进行温度为650℃，保温时间为1h的敏化处理。在此 之后，对原材料和热处理试样采用洛氏硬度计进行硬度测试，以及用金相显微 镜对其进行金相组织观察。
酸洗时，酸液的种类、浓度、缓蚀剂的选取、酸洗时间及酸洗温度等因素 都会直接影响酸洗的效果，每隔5分钟左右检查一次，直至呈现出均匀的银白 色光洁的表面为止，确定酸洗的最佳工艺条件。为找出影响锁紧杯酸洗效果最 显著的因素，本试验采用正交试验法(四因素三水平或五因素四水平)考察酸 洗液配方。试验中锁紧杯酸洗工艺见表1。
表1奥氏体不锈钢酸洗工艺
酸洗工艺评价方法
考察酸洗钝化工艺有如下几种判断方法：
a.酸洗过程的失重率：如(1-1)和(1-2)所示。
式中，ω-酸洗后的失重率，％；ν-酸洗后的溶解速率，mg·cm-1·s-1；m1- 酸洗前质量，g；m2-酸洗后质量，g；S-试样表面积，cm2；t-酸洗时间，s。
b.宏观及金相显微镜分析：
采用宏观及金相显微镜观察酸洗后不锈钢表面形貌，对酸洗后的不锈钢表 面质量好坏提供依据。其中所用试样为；将酸洗后的不锈钢割成尺寸为10×10mm 试样，去油清洗后吹干，放入酒精中用超声波清洗机震荡，吹干后进行试验。
奥氏体不锈钢酸洗工艺结果与讨论
不锈钢在成型加工过程中，不可避免的要经过不同的热处理过程(如退火、 淬火、焊接、锻造等)，因此工件表面会形成一层黑色的与基体结合相当牢固的 含氧化合物(氧化皮)。不仅影响外观质量，又对后序加工产生影响。不锈钢的 氧化皮主要有含铁氧化物为NiO、Cr2O3、FeO·Cr2O3、Fe2O3、Fe3O4等致密的氧化 物。与新鲜的基体表面相比(如图1)，图1(a)为基体形貌SEM图，图1(b) 为图1(a)中圈出的方框处的成分(EDS)分析；
固溶处理产生的氧化皮有很高氧原子存在，图2中，氧化皮显微 结构包括两种类型，球形和针状结构，其中球形(团聚)结构以氧化 镍(NiO)为主，针状结构主要是由铁的氧化物构成。由于铁氧化物 中含氧量更高，所以在针状结构中检测到更多的氧元素。图2(a)为固溶处理后表面氧化皮形貌SEM图，图2(b)为图2(a)中A处
经过1050℃固溶10min的不锈钢工件表面具有较厚的氧化皮，一般情况下 常温除氧化皮工艺对除去薄氧化皮效果好，对厚氧化皮效果不理想，特别是焊 接处黑渣。本试验采用HNO3-NaF酸洗体系通过一步酸洗除去不锈钢表面厚氧化 皮，酸洗温度约40-50℃，酸洗时间短，成本低，酸洗处理后表面洁净光亮， 长时间放置不易失光褪色，不泛黄。具体酸洗工艺评价见表2。酸洗试验用工 件尺寸较小(10mm×7mm×4mm)，在实际酸洗工艺中，可根据工件尺寸、形状和 氧化皮厚度适当增加酸洗温度和时间。根据试验中适用的不锈钢板(80mm×40mm×4mm)和锁紧杯的尺寸，酸洗操作过程中中，酸洗时间一般约为 15-20min，酸洗后用毛刷刷去沟槽、小孔等表面附着的松动的氧化皮。
表2不锈钢酸洗工艺评价表
*实际酸洗中根据工件尺寸、形状和氧化皮厚度适当增加酸洗时间
图3和图4可看出，工件经酸洗处理后表面黑色氧化皮彻底去除，呈现出不锈钢基体的 金属光泽，表面没有明显的腐蚀痕迹或不均匀的斑点。HNO3-NaF酸洗体系中，可高效快速 的去除固溶处理过程中形成的表面氧化皮(～0.2mm厚)。
奥氏体不锈钢在HNO3-NaF体系中最佳酸洗工艺条件如下：
(1)配方：15wt％HNO3－3wt％NaF；
(2)酸洗温度：40℃；
(3)酸洗时间：建议10～20min(考虑工件尺寸、形状及氧化皮厚度等 因素)。
钝化工艺及评价
本试验中，钝化工艺采用A-967标准中硝酸溶液钝化处理6.1.1.1和标准6.1.1.2。与酸洗步骤一样，锁紧杯的钝化处理采用浸入钝化液的方式进行。钝 化膜是与外界处于不停交换物质的一个动态系统，钝化膜的成分和结构随着环 境因素，如钝化电压、钝化时间、溶液性质等的改变而改变。
根据A-967标准6.1.1.1：体积百分比为20～25％的硝酸和重量百分比为 2.5+0.5％的重铬酸钠，在49～54℃摄氏度下至少浸泡20分钟。
根据A-967标准6.1.1.2：体积百分比为20～40％的硝酸溶液，在21～32℃ 下至少浸泡30分钟。
钝化工艺是用一定的溶液对不锈钢表面进行处理，选择性溶解Fe元素的同 时，提高表面Cr元素含量，形成结构连续、致密的钝化膜，提高工件的耐腐蚀 性。本试验中，钝化工艺采用A-967标准中硝酸溶液钝化处理方法6.1.1.1和 6.1.1.2。钝化膜是与外界处于不停交换物质的一个动态系统，钝化膜的成分和 结构随着环境因素的改变而改变。钝化因素见表3。
表3不锈钢钝化工艺
高温处理过程中锁紧杯表面生成氧化皮，钝化后样品，试样表面为均匀的银白色，无腐 蚀痕迹，无颜色不均匀的斑痕，符合本实验对钝化效果的目视要求。图5为不锈钢表面经钝 化处理后的SEM图片(NO.2)，表面不平整的现象来源于高温处理过程中氧化皮的形成。
表4 EDS成分分析数据汇总
酸洗及钝化后不锈钢表面成分分析汇总见表4。酸洗后的不锈钢表面铬、 铁、镍元素含量分别为18.43wt％、72.00wt％和9.58wt％，经钝化后NO.1-NO.5 样品表面镍、铬元素含量均上升，而铁元素含量则出现下降。说明在钝化工艺 是钝化液选择性溶解不锈钢基体表面的Fe元素，同时提高表面Ni、Cr元素含 量，以金属氧化物的形式组成结构连续、致密的钝化膜，进而提高工件的耐腐 蚀性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制 本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术 人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将奥氏体不锈钢零件浸入酸洗液中酸洗10～20min，酸洗液包括硝酸10-25wt％，氟化钠1-4wt％，余量为水，酸洗温度为35～50℃；
S2、将奥氏体不锈钢零件浸入钝化液中钝化20～30min，钝化液包括硝酸10-40w％，重铬酸钠0-6wt％，余量为水，钝化温度为20～40℃；
S3、将奥氏体不锈钢零件表面彻底清洗干净，确保pH值在6.5-7.5之间。
2.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，其特征在于，S1中酸洗液中还包括Lan-826 0.1wt％～0.3wt％。
3.如权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，其特征在于，S1中酸洗液中还包括脂肪醇聚氧乙烯醚5～10g/L。
4.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，其特征在于，S1中酸洗液包括硝酸15wt％，氟化钠3wt％，余量为水，酸洗温度为40℃。
5.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺，其特征在于，S3中清洗的方法为：用电导率小于1.5μs/cm的A级水或去离子水，超声震荡3次，将表面彻底清洗干净，确保pH值在6.5-7.5之间，如工件表面pH值小于6.5，需重复上述清洗过程直至表面达到中性，要求然后擦干或用压缩空气吹干。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010932981.9A CN112301351A (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010932981.9A CN112301351A (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112301351A true CN112301351A (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=74483839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010932981.9A Pending CN112301351A (zh) | 2020-09-08 | 2020-09-08 | 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112301351A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115011775A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-06 | 沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司 | 一种核主泵薄壁零件热处理及酸洗钝化处理工艺 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101787525A (zh) * | 2009-12-24 | 2010-07-28 | 四川省广汉华威铝业有限公司 | 不锈钢钝化工艺 |
| CN102220591A (zh) * | 2011-07-26 | 2011-10-19 | 扬州华宇管件有限公司 | 一种不锈钢管件酸洗钝化处理工艺 |
| CN104294264A (zh) * | 2013-07-16 | 2015-01-21 | 无锡华冶钢铁有限公司 | 奥氏体不锈钢表面防蚀工艺 |
| CN104674247A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-03 | 珠海市椿田机械科技有限公司 | 一种不锈钢铁轨酸洗钝化处理方法 |
| CN109487280A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-19 | 安徽笃舜智能装备有限公司 | 一种奥氏体不锈钢清洗钝化剂 |
| US20190203371A1 (en) * | 2018-01-04 | 2019-07-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Passivation surface treatment of stainless steel |
| CN110804734A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-18 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | 一种不锈钢材料的复合钝化方法 |
-
2020
- 2020-09-08 CN CN202010932981.9A patent/CN112301351A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101787525A (zh) * | 2009-12-24 | 2010-07-28 | 四川省广汉华威铝业有限公司 | 不锈钢钝化工艺 |
| CN102220591A (zh) * | 2011-07-26 | 2011-10-19 | 扬州华宇管件有限公司 | 一种不锈钢管件酸洗钝化处理工艺 |
| CN104294264A (zh) * | 2013-07-16 | 2015-01-21 | 无锡华冶钢铁有限公司 | 奥氏体不锈钢表面防蚀工艺 |
| CN104674247A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-03 | 珠海市椿田机械科技有限公司 | 一种不锈钢铁轨酸洗钝化处理方法 |
| US20190203371A1 (en) * | 2018-01-04 | 2019-07-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Passivation surface treatment of stainless steel |
| CN109487280A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-19 | 安徽笃舜智能装备有限公司 | 一种奥氏体不锈钢清洗钝化剂 |
| CN110804734A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-02-18 | 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 | 一种不锈钢材料的复合钝化方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115011775A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-06 | 沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司 | 一种核主泵薄壁零件热处理及酸洗钝化处理工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105780025B (zh) | 一种300系列不锈钢管材的室温低损型酸洗液及其酸洗方法 | |
| CN104233301B (zh) | 一种用于hr‑2抗氢钢的金相腐蚀液及其配制方法和腐蚀方法 | |
| JP6420251B2 (ja) | ステンレス鋼表面の光沢化および不動態化 | |
| CN103906864B (zh) | 氧化的电解酸浴中的不锈钢酸洗 | |
| CN111982645B (zh) | 一种用于同时显示奥氏体不锈钢及其表面铝化物涂层组织结构的金相腐蚀方法 | |
| CN107675193A (zh) | 一种铝合金原材料预处理方法 | |
| CN112301351A (zh) | 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 | |
| JP5586614B2 (ja) | ステンレス鋼の表面処理方法 | |
| CN108396321A (zh) | 一种用于奥氏体不锈钢的金相腐蚀液及其制备腐蚀方法 | |
| AU2001279169B9 (en) | Surface treatments to improve corrosion resistance of austenitic stainless steels | |
| KR20120075346A (ko) | 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법 | |
| CN108103291A (zh) | 一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺 | |
| CN109112552A (zh) | 一种不锈钢表面氧化层的去除剂及其制备和使用方法 | |
| CN105506536B (zh) | 一种碳钢炒锅耐蚀工艺 | |
| CN105648432A (zh) | 一种弹簧钢表面蓝色氧化膜的制备方法 | |
| JPS59157288A (ja) | ステンレス鋼帯の酸洗方法 | |
| JP2007107044A (ja) | ステンレス熱延鋼材の酸洗方法及び製造方法 | |
| JPH10324986A (ja) | 高Ｃｒステンレス鋼の脱スケール用アルカリ溶融塩浴 | |
| JP4316029B2 (ja) | ステンレス鋼の酸洗方法および酸洗液 | |
| CN105256300B (zh) | 一种不锈钢钨酸盐钝化剂及其应用 | |
| JPS5921960B2 (ja) | 金属体のスケ−ル除去方法 | |
| KR102553114B1 (ko) | 금속표면처리 및 피막형성 방법 | |
| KR20000016234A (ko) | Cr함유 열연강대와 그 제조방법 | |
| US2172421A (en) | Corrosion-resistant ferrous alloys | |
| JP2005126807A (ja) | 鉄を主成分とする合金の化学研磨剤及びこれを用いた鉄を主成分とする合金の表面処理法方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Yanan Inventor after: Wang Dongying Inventor after: Congyinqi Inventor after: Liu Yang Inventor before: Zhao Yanan Inventor before: Congyinqi Inventor before: Liu Yang |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210202 |