CN113699512A - 一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，具体按照以下步骤进行：(1)预清洗；(2)抛丸或喷丸；(3)装挂；(4)碱性化学除油；(5)三道溢流水洗；(6)酸洗活化；(7)三道溢流水洗；(8)钝化；(9)三道溢流水洗；(10)中和；(11)两道溢流水洗；(12)超声波冷水洗；(13)热水洗；(14)吹水；(15)烘干。本发明与常规钝化过程相比增加了钝化前抛丸/喷丸的过程，使得铸造不锈钢零件表面有金属光泽，钝化效果也随之提升。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法。
背景技术
高强度钢制共轨接头是一种普通钢制零件经过真空热处理硬化后的制件，表面看似如金属般光亮，实际表面有一层复杂氧化物。该氧化物采用常规的除油，酸洗前处理工序难以清理干净，电镀工件发花，粗糙，难以达到理想的外观。
如果采用先热处理后机加工，然后再电镀，则大大提高了加工成本；另外，高强度钢在镀锌后，去氢脆烘烤极易产生起泡，镀层脱落，严重影响产品良率。
为了解决上述问题，本申请人提出一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，避免了常规钝化时因材料表面缺陷导致的钝化后点锈、钝化膜耐蚀性能测试不合格，极大地减小了铸造不锈钢零件在钝化生产中的返工概率。
为达到上述发明的目的，本发明的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，主要包括以下步骤，
(1)预清洗：对铸造不锈钢零件表面进行预清洗；
(2)抛丸或喷丸：根据零件的精密程度和成本需求对待钝化的铸造不锈钢零件进行≥30min的抛丸或喷丸；经过抛丸或喷丸的零件表面均匀一致，无氧化皮；不锈钢表面抛丸/喷丸是一种通过高速喷射钢丸冲击铸造不锈钢零件表面，可以清除铸造不锈钢表面氧化皮、使工件表面更紧致的一种机械方法，抛丸和喷丸的区别在于抛丸更适合简单工件的生产，不需要过于精密的仪器，生产速度较快；喷丸则适合复杂精密的零件，需要配备精密的仪器，生产速度较慢；
(3)装挂：使用工装夹具，选择合适的通孔将铸造不锈钢零件进行挂装；有效避免盲孔位置窝气或积水，可以使零件钝化后表面获得均匀的钝化膜；
(4)碱性化学除油：采用弱碱性清洗剂对铸造不锈钢零件进行除油；
(5)酸化活化前水洗：对铸造不锈钢零件进行水洗，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(6)酸洗活化：对水洗后的铸造不锈钢零件进行酸洗活化；
其中，槽液温度：55～65℃，
槽液浓度：25％～45％v/v磷酸，所用磷酸为浓度85％的工业磷酸
时间：1.5～5min；
不锈钢放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善，通过酸洗使不锈钢的一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他部位高，使整个表面趋于均匀平衡，提高钝化膜抗腐蚀的稳定性；
(7)钝化前水洗：对铸造不锈钢零件进行水洗，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(8)钝化：对水洗后的铸造不锈钢零件进行钝化处理；
钝化液可根据需要钝化的零件选择合适类型的钝化液，使用合适的钝化液在钝化时可得到性能优良的钝化膜，钝化液选择不当时，生产的钝化膜可能不连续或耐蚀性能不佳；
(9)钝化后水洗：对铸造不锈钢零件进行水洗，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(10)中和：对水洗后的铸造不锈钢零件进行中和处理；
其中，槽液浓度：5～10g/L Na2CO3，
中和时间：1～3min；
中和时间不足可能会导致缩孔内残留钝化液，在吹水或烘干过程中破坏钝化膜；
(11)中和后水洗：对中和后的铸造不锈钢零件进行水洗；
(12)吹水：使用经过油水分离器过滤的压缩空气吹干铸造不锈钢零件，使用压强不大于500KPa的；
(13)烘干：将钝化后的零件在90～110℃的烘箱内烘干，烘烤时间1～15min；
(14)下挂：将干燥的零件摆放在干净的周转箱内。
优选地，步骤(5)、(7)和(9)中均采用三道溢流水洗工艺，所述三道溢流水洗工艺采用三道溢流水槽对铸造不锈钢零件进行分道次清洗，所述三道溢流水槽通过隔板依次分为第一水槽、第二水槽和第三水槽；所述第一水槽、第二水槽和第三水槽的顶部高度依次升高；所述第一水槽和第二水槽的隔板上设有第一溢水口，所述第二水槽和第三水槽的隔板上设有第二溢水口，所述第二溢水口的高度高于第一溢水口的高度；铸造不锈钢零件依次浸没在第一水槽、第二水槽和第三水槽上清洗。
优选地，采用两道溢流水洗工艺，所述两道溢流水洗工艺采用两道溢流水槽对铸造不锈钢零件进行分道次清洗，所述两道溢流水槽通过隔板依次分为第四水槽和第五水槽；所述第四水槽和第五水槽的顶部高度依次升高；所述第四水槽和第二水槽的隔板上设有第三溢水口；铸造不锈钢零件依次浸没在第四水槽和第五水槽上清洗。两道溢流水洗可以减少用水、减少场地使用及污水处理成本。
优选地，在步骤(11)和(12)之间，还包括步骤(15)超声波水洗：清洗时间1～3分钟，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净。
优选地，在步骤(15)和(12)之间，还包括步骤(16)热水洗：采用热水清洗铸造不锈钢零件，清洗时间1～3分钟，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，温度80～95℃，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净。在后两道水洗过程中使用原料是电导率小于20us/cm的纯水，经过清洗零件后，水中杂质(酸、盐)的增多，使得水洗电导率升高，当电导率大于120us/cm后，水中的杂质在水洗时易吸附在零件表面，在烘干过程中凝结成为水迹印，影响零件外观，同时也可能会在零件使用过程中水迹位置钝化膜优先被破坏，影响钝化膜性能；
由于电导率进行测量时需要专用仪器测量，可定时测量，对产线操作员工来说不易操作，所以对PH进行控制，当PH在规定范围外时，即刻测量电导率。
优选地，采用有机溶剂对铸造不锈钢零件表面进行预清洗，有机溶剂对皂化油和非皂化油都有很强的溶解作用，能有效去除残留在零件表面的油污及检验过程的记号笔的标记等，可以确保在后道抛丸/喷丸过程中获得更优异的抛丸/喷丸效果。
具体地，所述有机溶剂为异丙酮或者丁酮。
优选地，所用的工装夹具为304不锈钢棒材制成的。
优选地，在步骤(4)中，所用的弱碱性清洗剂为安美特(中国)化学有限公司生产的U-151除油粉，其中，浓度为30～50g/L，温度为50～65℃，时间为5～10min。
另外，在步骤(14)后，还包括步骤(17)检验：根据规范及图纸要求对零件进行外观检验及耐蚀性能测试，外观检验时佩戴干净的白手套，在光照合格的情况下检验。
本发明一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，与现有技术相比，还具有以下优点：
(1)经过喷丸/抛丸的铸造不锈钢在钝化时可以有效避免表面氧化物去除不彻底和表面缩孔导致的钝化膜不连续、钝化膜遭到酸液破坏等情况，可以提升铸造不锈钢产品的钝化效果，减少二次钝化成本及钝化后在使用过程中耐腐蚀性能达不到预期效果的影响；
(2)采用三道溢流水洗时，后道水洗清洁度高于前道水洗，同时可以有效节约用水，减少污水产生；
(3)对清洗干净的零件进行一道热水洗，可以使零件在吹干过程中减少零件表面积水，避免在后续烘干工序因积水在高温烘箱中破坏钝化膜，与不锈钢表面产生氧化作用，使零件表面局部生锈；
(4)超声波水洗可以有效减少零件水洗后表面杂质和中和过程中盲孔/缩孔可能残留的酸液，对水洗水质进行ph和电导率的控制，可以有效提升水洗后零件表面清洁度。
附图说明
图1为三道溢流水槽的结构示意图；
图2为二道溢流水槽的结构示意图；
图3为实施例1中的303铸造不锈钢材料阀套的结构示意图；
图4为实施例2中的4308材料浇铸共轨支架的结构示意图；
附图说明：1-第一水槽；2-第二水槽；3-第三水槽；4-第一溢水口；5-第二溢水口；6-第四水槽；7-第五水槽；8-第三溢水口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
如图3所示，303铸造不锈钢材料阀套是奥氏体型分别含有硫和硒的易切削不锈耐磨酸钢，采用常规工艺进行钝化时易出现表面锈点、钝化膜不均匀等情况。
本实施例提供了一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，(1)预清洗：使用异丙醇或丁酮等有机溶剂进行预清洗，有机溶剂对皂化油和非皂化油都有很强的溶解作用，能有效去除残留在零件表面的油污及检验过程的记号笔的标记等，可以确保在后道抛丸/喷丸过程中获得更优异的抛丸/喷丸效果；
(2)抛丸：将零件放入抛丸机使用不锈钢丸抛30min，经过抛丸的零件表面均匀一致，无氧化皮，经抛丸的零件冷却后进入下一工序；
(3)装挂：使用304不锈钢棒材制成的工装夹具，装挂中间孔，装挂时避免零件间产生碰撞；
4)碱性化学除油：使用的是安美特商用不锈钢专用除油粉型号为U-151除油粉，浓度为30～50g/L，温度为50～65℃，时间为5～10min；
(5)三道溢流水洗：所述三道溢流水洗工艺采用三道溢流水槽对铸造不锈钢零件进行分道次清洗，所述三道溢流水槽通过隔板依次分为第一水槽1、第二水槽2和第三水槽3；所述第一水槽1、第二水槽2和第三水槽3的顶部高度依次升高；所述第一水槽1和第二水槽2的隔板上设有第一溢水口4，所述第二水槽2和第三水槽3的隔板上设有第二溢水口5，所述第二溢水口5的高度高于第一溢水口4的高度；铸造不锈钢零件依次浸没在第一水槽1、第二水槽2和第三水槽3上清洗；每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(6)酸洗活化：
槽液温度：55～65℃
槽液浓度：25％～45％v/v(磷酸H3PO4，85％)
时间：1.5～5min
(7)三道溢流水洗：每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(8)钝化：按照ES16P3规范要求及零件材料，选用下列钝化液进行钝化；
槽液温度：49～54℃
槽液浓度：20％～25％v/v(硝酸酸HNO3，66％),2～3％m/m(质量比Na2Cr2O7.2H2O)
钝化时间：>20min
(9)三道溢流水洗：每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续则证明零件已经充分清洗干净；
(10)中和：
槽液浓度：5～10g/L Na2CO3
中和时间：1～3min
(11)两道溢流水洗：所述两道溢流水洗工艺采用两道溢流水槽对铸造不锈钢零件进行分道次清洗，所述两道溢流水槽通过隔板依次分为第四水槽6和第五水槽7；所述第四水槽6和第五水槽7的顶部高度依次升高；所述第四水槽6和第二水槽7的隔板上设有第三溢水口8；铸造不锈钢零件依次浸没在第四水槽6和第五水槽7上清洗；每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(12)超声波冷水洗：清洗时间1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，电导率或pH值不在范围内时零件表面可能出现水迹。
(13)热水洗：清洗时间1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，温度80～95℃，电导率或pH值不在范围内时零件表面可能出现水迹。
(14)吹水：使用经过油水分离器过滤的压缩空气吹干零件使用压强不大于500KPa的
(15)烘干：将钝化后的零件在90～110℃的烘箱内烘干，烘烤时间10～15min。
(16)下挂：将干燥的零件摆放在干净的周转箱内。
(17)检验：根据图纸要求进行硫酸铜测试，将配置好的硫酸铜溶液(硫酸铜溶液按照规范标准配置及保存)擦拭在零件表面，保持湿润，6min后观察零件表面，无红色析出即合格。
表1：实例1增加抛丸工序前后钝化效果与耐蚀性能测试结果对比
| 钝化后外观 | 硫酸铜测试 | 盐雾试验 | 浸水测试 | 高湿试验 | |
| 增加抛丸前 | 部分零件出现锈点 | 不合格 | 2h不合格 | 不合格 | 不合格 |
| 增加跑完后 | 外观均匀一致 | 合格 | 2h合格 | 合格 | 合格 |
由此可见，经过上述工艺后，其钝化效果得到明显提升。
实施例2
图4为4308材料浇铸共轨支架的结构示意图，该零件有一个较深盲孔，表面有较小的拐角及铸字，采用常规工艺进行钝化时，该零件盲孔内易出现钝化后孔内生锈、铸字位置及拐角位置生锈等情况。
本发明提供了一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，包括以下步骤，
(1)预清洗：使用异丙醇或丁酮等有机溶剂进行预清洗，有机溶剂对皂化油和非皂化油都有很强的溶解作用，能有效去除残留在零件表面的油污及检验过程的记号笔的标记等，可以确保在后道喷丸过程中获得更优异的喷丸效果；
(2)喷丸：将零件放入喷丸机使用不锈钢丸抛90min，经过喷丸的零件表面均匀一致，无氧化皮，经喷丸的零件冷却后进入下一工序；
(3)检验：将材料缺陷和抛丸不均匀的零件筛选处理，合格零件进入下一工序；
(4)精抛：使用喷丸机对抛丸合格的零件进行精抛，使零件铸字、盲孔和拐角位置位置氧化皮彻底去除，精抛后的零件冷却后进入下一工序；
(5)装挂：使用304不锈钢棒材定制的工装夹具，装挂中间孔，装挂通孔，装挂后盲孔应处于平行位置，盲孔朝上易积水生锈、盲孔朝下易窝气；
(6)碱性化学除油：使用的是安美特商用不锈钢专用除油粉，型号为U-151，浓度为30～50g/L，温度为50～65℃，时间为5～10min；
(7)三道溢流水洗：每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(8)酸洗活化：
槽液温度：55～65℃
槽液浓度：25％～45％v/v(磷酸H3PO4，85％)
时间：1.5～5min
(9)三道溢流水洗：每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(10)钝化：
槽液温度：21～32℃
槽液浓度：25％～45％v/v(硝酸酸HNO3，66％)
钝化时间：>30min
(11)三道溢流水洗：每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续则证明零件已经充分清洗干净；
(12)中和：
槽液浓度：5～10g/L Na2CO3
中和时间：1～3min
(13)两道溢流水洗：每次1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(14)超声波冷水洗：清洗时间1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，电导率或pH值不在范围内时零件表面可能出现水迹。
(15)热水洗：清洗时间1～3分钟，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，温度80～95℃，电导率或pH值不在范围内时零件表面可能出现水迹。
(16)吹水：使用经过油水分离器过滤的压缩空气吹干零件使用压强不大于500KPa的
(17)烘干：将钝化后的零件在90～110℃的烘箱内烘干，烘烤时间10～15min。
(18)下挂：将干燥的零件摆放在干净的周转箱内。
(19)检验：根据图纸要求进行硫酸铜测试，将配置好的硫酸铜溶液擦拭在零件表面，保持湿润，6min后观察零件表面，无红色析出即合格。
表2：实施例2增加抛丸工序前后钝化效果与耐蚀性能测试结果对比
由此可见，经过上述工艺后，其钝化效果得到明显提升。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，主要包括以下步骤，
(1)预清洗：对铸造不锈钢零件表面进行预清洗；
(2)抛丸或喷丸：根据零件的精密程度和成本需求对待钝化的铸造不锈钢零件进行≥30min的抛丸或喷丸；
(3)装挂：使用工装夹具，选择合适的通孔将铸造不锈钢零件进行挂装；
(4)碱性化学除油：采用弱碱性清洗剂对铸造不锈钢零件进行除油；
(5)酸洗活化前水洗：对铸造不锈钢零件进行水洗，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(6)酸洗活化：对水洗后的铸造不锈钢零件进行酸洗活化；
其中，槽液温度：55～65℃，
槽液浓度：25％～45％v/v磷酸，所用磷酸为浓度85％的工业磷酸，
时间：1.5～5min；
(7)钝化前水洗：对铸造不锈钢零件进行水洗，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(8)钝化：对水洗后的铸造不锈钢零件进行钝化处理；
(9)钝化后水洗：对铸造不锈钢零件进行水洗，水洗后进行水膜检查，观察零件表面30秒内零件水膜连续，则证明零件已经充分清洗干净；
(10)中和：对水洗后的铸造不锈钢零件进行中和处理；
其中，槽液浓度：5～10g/L Na2CO3，
中和时间：1～3min；
(11)中和后水洗：对中和后的铸造不锈钢零件进行水洗；
(12)吹水：使用经过油水分离器过滤的压缩空气吹干铸造不锈钢零件，使用压强不大于500KPa的；
(13)烘干：将钝化后的零件在90～110℃的烘箱内烘干，烘烤时间1～15min；
(14)下挂：将干燥的零件摆放在干净的周转箱内。
2.根据权利要求1所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，步骤(5)、(7)和(9)中均采用三道溢流水洗工艺，所述三道溢流水洗工艺采用三道溢流水槽对铸造不锈钢零件进行分道次清洗，所述三道溢流水槽通过隔板依次分为第一水槽、第二水槽和第三水槽；所述第一水槽、第二水槽和第三水槽的顶部高度依次升高；所述第一水槽和第二水槽的隔板上设有第一溢水口，所述第二水槽和第三水槽的隔板上设有第二溢水口，所述第二溢水口的高度高于第一溢水口的高度；铸造不锈钢零件依次浸没在第一水槽、第二水槽和第三水槽上清洗。
3.根据权利要求2所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，步骤(11)中，采用两道溢流水洗工艺，所述两道溢流水洗工艺采用两道溢流水槽对铸造不锈钢零件进行分道次清洗，所述两道溢流水槽通过隔板依次分为第四水槽和第五水槽；所述第四水槽和第五水槽的顶部高度依次升高；所述第四水槽和第二水槽的隔板上设有第三溢水口；铸造不锈钢零件依次浸没在第四水槽和第五水槽上清洗。
4.根据权利要求3所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(11)和(12)之间，还包括步骤(15)超声波水洗：清洗时间1～3分钟，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，水洗后进行水膜检查。
5.根据权利要求4所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(15)和(12)之间，还包括步骤(16)热水洗：采用热水清洗铸造不锈钢零件，清洗时间1～3分钟，应控制水洗电导率≤120us/cm，pH范围6～8，温度80～95℃，水洗后进行水膜检查。
6.根据权利要求1所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用有机溶剂对铸造不锈钢零件表面进行预清洗。
7.根据权利要求6所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述有机溶剂为异丙酮或者丁酮。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所用的工装夹具为304不锈钢棒材制成的。
9.根据权利要求1～7任一项所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所用的弱碱性清洗剂为U-151除油粉，其中，浓度为30～50g/L，温度为50～65℃，时间为5～10min。
10.根据权利要求1～7任一项所述的一种提高铸造不锈钢钝化效果的方法，其特征在于，在步骤(14)后，还包括步骤(17)检验：根据规范及图纸要求对零件进行外观检验及耐蚀性能测试。
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|---|---|---|---|---|
| CN114737238A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-12 | 仪征海天铝业有限公司 | 一种铝型材的加工工艺 |
| CN115323387A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-11 | 贵州永红航空机械有限责任公司 | 一种双层致密结构奥氏体不锈钢滤芯酸洗方法 |
Citations (2)
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| CN110592573A (zh) * | 2019-10-23 | 2019-12-20 | 中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司 | 一种铜及铜合金薄壁零件的化学钝化工艺方法 |
| CN111074259A (zh) * | 2018-10-19 | 2020-04-28 | 沧州华润化工有限公司 | 一种金属板材表面钝化处理方法 |
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