CN114086166A - 一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，先对黑斑进行喷砂或打磨处理；然后使用清洁剂对钢板黑斑进行清洁并再次形成有效的钝化膜；清洁完成后使用中和剂中和过量H+，避免在钢板表面残余腐蚀源；最后使用无水乙醇进行擦拭，消除钢板水印、色差。使用本方法可快速、完全消除钢板表面黑斑，重新生成钝化膜，板面无明显的水印色差产生；处理后的钢板黑斑处表面抗腐蚀性与钢板其他部位一致，无易腐趋势。

Description

一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法
技术领域
本发明涉及一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，具体涉及一种快速消除酸洗钝化态不锈钢中板表面局部黑斑的方法，属于不锈钢钢板表面处理领域。
背景技术
酸洗钝化后的不锈钢板表面黑斑是由于钢板在运输、吊运、倒翻过程中，接触的两张钢板相互摩擦，产生了细微不锈钢碎屑，破坏钢板原始表面钝化层。细微不锈钢碎屑先被空气中的氧气和水蒸气氧化，形成腐蚀源，由于碎屑周围基体钝化层也被破坏，随着时间的增加，碎屑周围不锈钢基体也被氧化，形成黑色片状锈斑。
不锈钢表面黑斑问题严重影响钢板的耐腐蚀性，对钢板的使用寿命造成不良影响；同时钢板表面存在明显色差，用户对材料的表面一致性要求高，不接收使用存在黑斑的钢板。但是传统方法将钢板黑斑处用砂轮进行打磨修磨后整板酸洗，造成资源的浪费和加工周期的增加。研究一种快速消除酸洗钝化态不锈钢中板表面局部黑斑的方法刻不容缓。
发明内容
为了克服上述不足，本发明旨在提供一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，快速清洁不锈钢表面局部黑斑，并对清洁后的区域进行钝化，满足用户对钢板表面一致性和抗腐蚀性的要求。
本发明提供的一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，先对黑斑进行喷砂或打磨处理；然后使用HNO3+HF混合溶液对钢板黑斑进行清洁并再次形成有效的钝化膜；清洁完成后使用NaHCO3水溶液中和过量H+，避免在钢板表面残余腐蚀源；最后使用无水乙醇进行擦拭，消除钢板水印、色差。
本发明提供的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，具体方法如下：
1、清洁剂配方的选择
不锈钢钢板表“黑斑”的本质是不锈钢钝化膜破坏后，基体中的Fe、Cr、Ni经环境腐蚀氧化作用后形成的FeOX、Cr2O3、FeCr2O4、NiO等金属氧化物。考虑采用HNO3+HF混合酸液与金属氧化物进行反应，将表面“黑斑”进行清洁。
在反应过程中，HNO3的主要作用是：①为酸洗反应的进行提供H+；②可以将不溶于酸的Cr3+氧化成易溶于酸的Cr6+；③与贫铬层中的Fe、Cr、Ni发生化学溶解反应，并生成NOx气体，使氧化物很快与基体发生剥离并脱落。而HF的主要作用是：①对金属氧化物有较好的溶解作用；②F-离子容易与Cr3+的反应生成CrF3，促进酸洗反应的进行；③F-原子小，易扩散至不锈钢基体处与基体金属发生反应，加快氧化物脱落。其反应原理如下：
(1) Fe3O4+10H++NO3 -=3Fe3++NO2↑+5H2O
(2) Fe2O3＋6H+= 2Fe3++3H2O
(3) Cr2O3+6NO3 －+4H+=Cr2O7 2－+6NO2↑+2H2O
(4) FeCr2O4+10H++NO3 -=Fe3++ 2Cr3++NO2↑+5H2O
(5) NiO+2H+=Ni2++H2O
(6) Fe+6H++3NO3 －→Fe3++3NO2↑ +3H2O
(7) Cr+6H++3NO3 －→Cr3++3NO2↑ +3H2O
(8) Ni +4H++NO3 － →Ni2++NO↑+2H2O
(9) 3HF+Fe3+ →FeF3↓+3H+
(10) HF+Fe3+ →FeF2++H+
(11) 3HF+Cr3+ →CrF3↓+3H+
(12) HF+Cr3+ →CrF2+ +H+
(13) HF+Ni2+ →NiF++H+
使用HNO3+HF混合酸液对黑斑的清洁中，HNO3、HF的浓度和配比对黑斑的去除效果和去除效率有着重要的影响，实验室通过模拟不锈钢钢表面黑斑，使用正交设计的试验方法，筛选出适宜的HNO3和HF的浓度范围。试验结果如下：
Figure 407726DEST_PATH_IMAGE001
考虑清洁速度越快、处理效率越高以及酸液浓度越低、成本越优的原则，使用HNO3浓度180-240g/l，HF浓度为25-45 g/l的水溶液来清洁钢板表面黑斑。
、本方案的具体方法为：
（1）黑斑处使用120#砂纸打磨或120#玻璃珠进行喷砂，打掉表面浮锈。
（2）使用HNO3浓度180-240g/l，HF浓度为25-45 g/l的水溶液作为清洁剂，对钢板黑斑进行擦拭2min-3min，待黑斑完全溶解，出现不锈钢基体时停止擦拭。
（3）对清洗后的表面使用浓度为4-6g/l的NaHCO3水溶液冲洗2-3遍，中和钢板表面过量H+。
（4）最后使用无水乙醇擦拭5s-10s，消除水印、色差。
本发明的有益效果：
（1）本方法可快速消除钢板表面黑斑，清洁时间约2min/处。
（2）使用本方法对不锈钢板表面黑斑处理后，可再次形成有效的钝化膜，蓝点检测合格。
（3）使用本方法对不锈钢板表面黑斑处理，处理后无明显的色差；处理后的钢板黑斑处表面抗腐蚀性与钢板其他部位一致，无易腐趋势；满足用户对钢板表面一致性和抗腐蚀性的要求。
（4）使用本方法替代整板酸洗、钝化处理，极大地减少了处理成本。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例：
太钢不锈热轧厂供某用户不锈钢中板，由于在运输过程中相互摩擦且渗入雨水，造成每张钢板表面出现面积约50*50mm大小的黑斑10-20处，该问题钢板总数约400块重量约1000吨，用户无法直接使用，如果用整板酸洗钝化的方式处理，预算费用约40万元，处理周期约2月。
采用本发明方法对问题钢板进行处理，处理过程为：先对黑斑进行喷砂或打磨处理；然后使用HNO3+HF混合溶液对钢板黑斑进行清洁；清洁完成后使用HF溶液对表面进行钝化；钝化完成后使用NaHCO3水溶液中和过量H+，避免在钢板表面残余腐蚀源；最后使用无水乙醇进行擦拭，消除钢板水印、色差。
首先，黑斑处使用120#砂纸打磨或120#玻璃珠进行喷砂，打掉表面浮锈。
然后，使用HNO3浓度200g/l，HF浓度为35 g/l的水溶液作为清洁剂，对钢板黑斑进行擦拭2min左右，待黑斑完全溶解，出现不锈钢基体时停止擦拭。
再对清洗后的表面使用浓度为5g/l的NaHCO3水溶液冲洗2-3遍，中和钢板表面过量H+。
最后使用无水乙醇擦拭5s，消除水印、色差。
本发明的处理方法平均每30分钟可处理一张钢板，处理后钢板表面黑斑完全消除，板面无明显色差，形成有效的钝化膜。处理周期和处理后钢板质量满足用户需求。
本方法处理400块、1000吨钢板，在10天内全部处理完成，总成本不足1.5万元。较传统方法减少成本38.5万，处理周期降低83%。

Claims (7)

1.一种快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：先对黑斑进行喷砂或打磨处理；然后使用清洁剂对钢板黑斑进行清洁并再次形成有效的钝化膜；清洁完成后使用中和剂中和过量H+，避免在钢板表面残余腐蚀源；最后使用无水乙醇进行擦拭，消除钢板水印、色差。
2.根据权利要求1所述的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：黑斑处使用120#砂纸打磨或120#玻璃珠进行喷砂，打掉表面浮锈。
3.根据权利要求1所述的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：所述清洁剂是指HNO3+HF混合溶液。
4.根据权利要求3所述的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：使用HNO3浓度180-240g/l，HF浓度为25-45 g/l的水溶液作为清洁剂，对钢板黑斑进行擦拭2min-3min，待黑斑完全溶解，出现不锈钢基体时停止擦拭。
5.根据权利要求1所述的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：所述中和剂是指NaHCO3水溶液。
6.根据权利要求5所述的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：对清洗后的不锈钢板表面使用浓度为4-6g/l的NaHCO3水溶液冲洗2-3遍，中和钢板表面过量H+。
7.根据权利要求1所述的快速消除不锈钢板表面局部黑斑的方法，其特征在于：最后使用无水乙醇擦拭5s-10s，消除水印、色差。
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杨明永等: "不锈钢中厚板 HNO3+HF混酸酸洗工艺研究", 《河北冶金》, no. 6, pages 21 - 23 *

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