不锈钢氧化皮的清除和酸洗

第2章不锈钢氧化皮的去除和酸洗2. 1不锈钢氧化皮的去除2. 1. 1不锈钢氧化皮的构造不锈钢外表存在的氧化皮构造致密，与基体附着力强，在以后的钝化、电镀、着色等装饰处理之前 必须首先要去除干净。(1)不锈钢氧化皮的化学组成。不锈钢内含有铬、镍、铁、少量的碳和硅，可能存在锰、钛，钼、钨 等元素，在经过冶炼、熔铸、热轧、热处理、焊接等工艺过程中，不可防止地会生成氧化皮，氧化皮组成 物中存在着多种多样的氧化物构造。不锈钢氧化皮化学组成物见表211。(2)不锈钢氧化皮的复杂性及其危害性。不锈钢氧化皮构造的复杂性使氧化皮的完整性受到破坏，不完整性包括膜的晶体构 造和第18页电子构造的不均匀性。不完整的氧化皮不但没有装饰性外观，而且使金属外表电化学腐蚀加快。氧化膜中新的氧化物的形成， 由于体积差异，会在金属外表产生应力，氧化物与基体的热膨胀系数不同，也会产生相应的应力。外表应力的存在加快了外 表的应力腐蚀。因此，不锈钢外表因各种原因形成的不完整的氧化物、氧化皮有害无益。去除不锈钢外表的这些氧化皮对顺 利进展下道工序加工，防止不锈钢外表腐蚀，保持外表光洁，延长不锈钢零部件使用寿命，具有重要的实际意义。2. 1. 2不锈钢氧化皮的去除有机械法、化学法和电化学法。机械法已在第丨章中的磨光、抛光、滚光等诸节中已阐述。由于不锈钢氧化皮组成的 复杂性，要使外表氧化皮去除干净，又要使外表到达高度清洁和平整，并非易事。去除不锈钢氧化皮一般要采取分两步进展， 第一步为预处理，第二步为去灰渣。2. 1. 2. 1不锈钢氧化皮预处理预处理使氧化皮变得疏松，然后再进展酸洗易于除去。预处理又可分为以下方法。(1)碱性硝酸盐熔融处理法。碱性熔融物含有氢氧化物87%(wt)，硝酸盐13%(wt)，熔融盐中两者比例应严格控制， 使熔融盐具有最强氧化力、最低的熔点和最小的黏度。在生产过程中只分析硝酸钠含量不少于8%(wt)。在盐浴炉中进展处 理，温度为450470$，时间对铁素体不锈钢为5min，奥氏体不锈钢30min。在预处理过程中，铬的氧化物与碱发生反响生成物是亚铬酸钠：生成;的亚韬釀钠(NhCXAJ艸破硝酸钢舗化.转变为助洛于事的辂酸钠(NgS反应武如下；S E l 不键爾筋优肢化学组成物堵构氏0林化亚铁四氛化三按CrtOiNiCj札此誓匚y怙 FeC惴克晶石Ni - FrEQ3- -抛光或电化学抛光，最后钝化。抛光的效果取决于外表的原始粗糙度，机械抛光后，外表光洁度越高，化 学抛光或电化学抛光后的光洁度也越高，光亮度也越亮。3. 2抛光对不锈钢的组织和性能的影响3. 2. 1表层微观组织形貌(1) 机械抛光的影响。对奥氏体镍铬不锈钢，如lCrl8Ni9Ti的机械抛光，仅靠磨料在很大的定向压力 作用下整平外表，因此，外表存在一定量的塑性变形组织特征一一纤维组织，即拜耳培层。(2) 电化学抛光的影响。马胜利等研究厂1Crl8Ni9Ti不锈钢在磷酸/硫酸体系电解液中电化学抛光 后，表层组织由典型的纤维状组织转变为均匀致密的颗粒状晶粒组织形貌。这显然与抛光过程机理有 关。通常当电流通过电解液时，不锈钢在阳极上，金属外表微观突凸处发生着优先溶解现象，且晶粒中 不同晶面微观溶解速度也不一样，从而导致晶粒边缘的出现。但在不同电化学抛光条件下外表的显微组织 形貌有很大差异。如在65%(wt)磷酸、25%(wt)硫酸、10%(wt)水的电解液中，当阳极电流密度为30A / dmT、；为70C下抛光15min时，可获得较好的外表抛光效果。当阳极电流密度1Crl8NigTi不锈钢电化学抛光时测得的阳极电位一电流密度极化曲线见图31。从曲线可见，在AB 区间，曲线成直线状，阳极外表金属只能溶解，不会形成钝化膜，因而被腐蚀，显露出结晶组织。从曲线 B、C、D三点上看，阳极外表析出大量氧气附着在外表上，导致DA=40A/dn/时外表出现腐蚀条纹。 抛光或电化学抛光，最后钝化。抛光的效果取决于外表的原始粗糙度，机械抛光后，外表光洁度越高，化学抛光或电化学抛 光后的光洁度也越高，光亮度也越亮。过低(。施或过大(DA40A/dm)T或温魔过5或过低(同匸)+或扼光时间过氐或过包(ClOnuid，罔用利于表质拋光质竝的提岗.如在一曲/V 山用时畫面敲腐蚀。1Crl8NigTi不锈钢电化学抛光时测得的阳极电位一电流密度极化曲线见图31。从曲线可见，在AB区间，曲线成 直线状，阳极外表金属只能溶解，不会形成钝化膜，因而被腐蚀，显露出结晶组织。从曲线B、C、D三点上看，阳极外表 析出大量氧气附着在外表上，导致DA=40A / dn /时外表出现腐蚀条纹。第4章不锈钢电镀4. 1概论4. 1. 1不锈钢钝化膜对电镀的影响不锈钢是一种外表极易钝化的金属。钝化能使金属外表电极电位向正方向移动，从而使钝化外表很稳定，能经受腐蚀 介质在一定时间一定范围内腐蚀不会被侵蚀。这层致密的钝化膜影响不锈钢基体与其上镀层间的结合力，明显地出现起泡、 脱落；不明显的，外表镀层看似乎整，但经不起弯曲划痕等结合力试验。因此，要获得结合力可靠的镀层，彻底除去不锈钢 外表钝化膜就是非常关键的问题。4. 1. 2不锈钢钝化膜的反复性用一般酸洗活化法，例如，使用混合酸，即硝酸300mL/乙氢氟酸IOOmL/L,盐酸30m/L温度50 一 60C，时间 110min,进展酸洗，企图使不锈钢外表钝化膜彻底除去，并立即电镀，镀层外表虽然很好，但经弯曲试验，镀层有起皮 现象，说明镀层结合力不好。可以认为是镀层与基体不锈钢之间的钝化膜还是存在所致。根据南京大学戴安邦教授在元素周期表一书中所阐述的“软硬酸碱理论分析：不锈钢外表钝化膜中的铬离子和镍离 子分别是“硬酸和“交易酸，酸洗液中氟离子为硬碱，它们之间有很强的亲和力，易生成配阴离子，结实地吸附在外表， 进而使金属外表与溶液之间又形成新的阻隔层。虽然这些配阴离子在酸性介质中会被溶解掉，但水洗后不可防止地保存局部 配阴离子于不锈钢外表，生第77页 成新的钝化膜。这就是用一般酸洗方法作为镀前处理不能满足不锈钢上电镀层结合力要求的原因。4. 1. 3电解活化一预镀镍处理方法一一不锈钢电镀前处理方法之一4. L 3. 1阳极活化机理在电解活化液中含有盐酸和氯化镍，在活化液中氯离子浓度很高。在电解活化时，首先对不锈钢外表钝化膜进展阳极活化，阳极的电极过程为在阳极活化过程中，初生态氯原子有很强的氧化性，它不断氧化新形成的外表金属铁等为离子。氯离子与不锈钢钝化 膜外表形成的铁、铬、镍离子的配位体的稳定常数又较高，因此易生成配阴离子而不断溶解，于是溶解过程易于进展，起到 了阳极活化作用。同时，不锈钢在阳极电解活化时，金属离子冲破氧化膜进入溶液，使金属与氧化膜之间起松动作用，与此 同时，阳极初生态氯气的逸出，使得钝化膜更容易受到破坏，从而获得活化干净的外表。4132 预镀镍处理在同一槽液中，利用换向闸刀开关，将极性变换，原来的阳极变成阴极进展预镀镍。阴极电极过程：溶液中的镍离子承受电子转变为金属镍原子，覆盖在阴极外表上：在这短短的瞬间镀上镍，防止了在不锈钢外表再形成钝化膜。镍层不要求一定的厚度，只要有一薄层覆盖在整个不锈钢外表上，防止再次钝化外表，然后随之再进展镀其他镀层，如镀铜、镀镍、镀铬、镀银等，可到达结合力满意的要求1。414 电解活化-预镀镍后的镀层结合力试验(1)常温弯曲试验。薄片状不锈钢镀一定厚度的铜层后进展反