不鏽鋼稀土轉化膜鈍化處理方法
2023-04-26 05:50:26 2
專利名稱：不鏽鋼稀土轉化膜鈍化處理方法
技術領域：
本發明屬於不鏽鋼表面處理技術領域，涉及利用化學方法進行不鏽鋼表面的鈍化處理，尤其是一種以硝酸鈰、雙氧水和檸檬酸為鈍化液的主要組分實施不鏽鋼鈍化處理的工藝方法。
背景技術：
不鏽鋼表面鈍化處理是通過化學處理方法，在金屬表面上生成的一層薄而緻密、 覆蓋性良好、附著力強的氧化物膜層來阻擋或減緩外界腐蝕介質的滲入和擴散，從而可以達到減緩不鏽鋼的腐蝕速度的有效方法。不鏽鋼由於本身的高耐蝕性的特點廣泛應用於工業領域，但是這些不鏽鋼材料都存在發生點蝕的趨勢，通常在有還原劑的情況下或由於介質溫度和介質腐蝕性等原因，其表面往往會產生各種類型的點蝕，特別是在含有Cl—的溶液介質更能加速點蝕的發生，因此會嚴重影響不鏽鋼在生產、生活中的使用壽命，並且該腐蝕因隱蔽性極強、破壞性極大，被廣泛重視和深入研究，而進行合理的鈍化處理是提高各種不鏽鋼防腐蝕性能的常規技術手段，對普通不鏽鋼進行表面改性，使其耐蝕能力尤其是耐點蝕能力提高，這對延長設備的使用壽命降低生產成本有著十分重要的意義；另外，隨著不鏽鋼的應用範圍的日益擴大，對其表面色彩的要求也不斷提高，並不斷向裝飾性和藝術性方向發展，以滿足人們對材料的高檔次及多樣化裝飾性要求。傳統的不鏽鋼鈍化大多採用硝酸、氫氟酸、鉻酸鹽等為主作為鈍化液，通過控制鈍化液的濃度、鈍化溫度、鈍化時間和添加如促進劑或抑制劑等其它化學藥品的方法實現鈍化，雖然鈍化工藝成熟，鈍化效果穩定，但對工藝處理條件要求嚴格。同時，硝酸、氫氟酸和鉻酸鹽有劇毒，在鈍化工藝過程中產生的氣霧對工人健康有嚴重的危害，排出的廢水嚴重汙染環境。世界各國近年來已在環保法規中對鉻酸鹽的使用和廢液排放作出嚴格的限制， 在金屬表面處理領域中鉻酸鹽等處理最終將被禁止使用。為此，採用環境友好型的鈍化工藝已迫在眉睫。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提出一種工藝簡單、無汙染的提高不鏽鋼抗腐蝕能力的方法，通過在不同溫度(2(T75°C )的範圍內，改變鈍化液的配方濃度，使不鏽鋼表面沉積完整的稀土轉化膜。為解決上述技術問題，本發明採用下述技術方案以硝酸鈰和雙氧水作為鈍化液的主要組分，適當的添加檸檬酸的含量，以達到穩定雙氧水和減緩反應程度，同時在不同溫度下對應不同濃度的檸檬酸含量。本發明提出的不鏽鋼化學轉化膜鈍化處理的方法，是一種適用一定溫度範圍的表面處理方法，具體步驟如下
將不鏽鋼試樣進行機械拋光後清潔表面、去除油汙，配置一定濃度比例的鈍化液(硝酸鈰濃度O. 01-0. 05mol/L、質量分數30%的雙氧水的體積分數為30_70%、檸檬酸質量分數O. I- 4%)，然後將處理後的不鏽鋼的試樣浸泡在配置好的鈍化液中，溫度控制在20-75°C， 對應鈍化處理時間通過觀察不鏽鋼基體表面顏色變化判斷鈍化是否完成，處理後在不鏽鋼基體表面得到金黃色的稀土轉化膜。將處理後試樣取出，用去離子水清洗試樣表面，最後將試樣放入乾燥器中在室溫下待乾燥完全，在不鏽鋼表面得到緻密、平整的金黃色稀土氧化物薄膜。對經過上述處理(55°C)後，配置I.5倍海水，人工配置IL海水所需藥品及含量見表1，316L不鏽鋼材料在72°C的I. 5倍海水作為電解質溶液進行電化學測試，具體參數實施例1，結果如圖I所示。結果表明，處理後316L不鏽鋼材料的點蝕電位由處理前的 168mv(SCE)提高到1061mv(SCE)，自腐蝕電位由處理前
的-169mv (SCE)提高到260mv (SCE)。以上結果表明，處理後316L不鏽鋼材料的抗點蝕能力得到了顯著的提高。 表I人工配置IL海水所需藥品及含量
成分IL海水中鹽的克數，g成分IL海水中鹽的克數，g氯化納，NaCl36. 795氯化鉀，KClI. 0425氯化鎂，MgCl27.8碳酸氫鈉，NaHCO3O. 3015無水硫酸納，Na2SO46. 135溴化鉀，KBrO. 1515無水氯化興，CaCl2I. 74合計52.225
圖I為在55°C鈍化液表面處理前後，316L不鏽鋼的極化曲線，其中實線為未處理的316L不鏽鋼的極化曲線，虛線為處理後316L不鏽鋼的極化曲線。圖2為在70°C鈍化液表面處理前後，316L不鏽鋼的極化曲線，其中實線為未處理的316L不鏽鋼的極化曲線，虛線為處理後316L不鏽鋼的極化曲線。
具體實施例方式本發明的優選實施結合附圖詳述如下
實施例一
對316L不鏽鋼進行55°C表面處理及極化曲線測試
對316L不鏽鋼按發明內容所述步驟進行處理將20mmX IOmmX5mm的316L不鏽鋼樣品進行機械拋光，清潔表面、去除油汙；鈍化溫度控制在55°C，鈍化液加入O. 023mol/L硝酸鈰和質量分數O. 4%的檸檬酸，以及體積比1:1的蒸餾水和雙氧水(質量分數30%的雙氧水)，處理一定的時間等試樣表面顏色變為金黃色，得到均勻的稀土轉化膜；然後取出試樣， 用去離子水清洗，再放入乾燥器中在室溫下待乾燥完全，在不鏽鋼表面得到緻密的稀土氧化物薄膜。用環氧樹脂裝封非工作面，僅留出15mmX IOmm的表面並進行極化曲線測試。極化曲線測試具體條件為精確配置I. 5倍海水溶液，根據ASTM D 1141-98(2008)人工配製海水，總鹽含量約為53g/L，溶液pH值用O. IN NaOH調至8. 2，IL海水中主要化學試劑的溶解量見表I ;實驗前，不鏽鋼試樣浸泡在介質溶液中，試樣需要在72°C的I. 5倍海水中穩定 I小時，開始測試極化曲線。電化學採用的標準的三電極體系輔助電極採用金屬鉬電極; 參比電極體系由飽和甘汞電極(SCE)和鹽橋組成。其測試結果如圖I所示，其中圖I中實線為處理前，圖I中虛線為處理後的結果。
實施例二
對316L不鏽鋼進行70°C表面處理及極化曲線測試
對316L不鏽鋼按發明內容所述步驟進行處理將20mmX IOmmX5mm的316L不鏽鋼樣品進行機械拋光，清潔表面、去除油汙；鈍化溫度控制在70°C，鈍化液加入O. 023mol/L硝酸鈰和質量分數O. 5%的檸檬酸，以及體積比1:1的蒸餾水和雙氧水(質量分數30%的雙氧水)，處理一定的時間等試樣表面顏色變為金黃色，得到均勻的稀土轉化膜；然後取出試樣， 用去離子水清洗，再放入乾燥器中在室溫下待乾燥完全，在不鏽鋼表面得到緻密的稀土氧化物薄膜。用環氧樹脂裝封非工作面，僅留出15mmX IOmm的表面並進行極化曲線測試。極化曲線測試具體條件為精確配置I. 5倍海水溶液，根據ASTM D 1141-98(2008)人工配製海水，總鹽含量約為53g/L，溶液pH值用O. IN NaOH調至8. 2，IL海水中主要化學試劑的溶解量見表I ;實驗前，不鏽鋼試樣浸泡在介質溶液中，試樣需要在72°C的I. 5倍海水中穩定 I小時，開始測試極化曲線。電化學採用的標準的三電極體系輔助電極採用金屬鉬電極； 參比電極體系由飽和甘汞電極(SCE)和鹽橋組成。其測試結果如圖2所示，其中圖2中實線為處理前，圖2中虛線為處理後的結果。
權利要求
1.不鏽鋼稀土轉化膜鈍化處理方法，用化學浸泡的方法對不鏽鋼進行鈍化處理，其特徵在於在較低溫度範圍內，不鏽鋼試樣浸泡在適當濃度的硝酸鈰、雙氧水和檸檬酸的鈍化液處理，鈍化時間通過基體表面顏色變化判斷，然後取出樣品冷卻乾燥，在不鏽鋼表面得到緻密、平整、金黃色的稀土氧化物薄膜。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於硝酸鈰濃度為O.01-0. 05mol/L，質量分數 30%的雙氧水的體積分數為30-70%，檸檬酸質量分數為O. I- 4%。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於鈍化處理溫度20-75°C。
全文摘要
本發明屬於不鏽鋼表面處理技術領域，具體為一種不鏽鋼稀土轉化膜鈍化處理方法。其步驟在較低溫度範圍內，不鏽鋼試樣浸泡在適當濃度的硝酸鈰、雙氧水和檸檬酸的鈍化液處理，鈍化時間通過基體表面顏色變化判斷，然後取出樣品冷卻乾燥，在不鏽鋼表面得到緻密、平整、金黃色的稀土氧化物薄膜。其中，硝酸鈰濃度為0.01-0.05mol/L，質量分數30%的雙氧水的體積分數為30-70%，檸檬酸質量分數為0.1-4%；鈍化處理溫度20-75℃。該方法能有效提高不鏽鋼材料的抗點蝕能力，具有重要的價值。
文檔編號C23C22/50GK102586773SQ201210078480
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者徐健, 李謀成, 辛森森 申請人:上海大學