在一般情况下,钝化过程是从加工和制造中祛除不锈钢表面的游离铁的污染。如果不移除的话,这些污染物是潜在的腐蚀部位,会导致过早的腐蚀,最终导致组件的变质。此外,钝化过程有利于形成一种透明的、薄的氧化膜,保护不锈钢不受选择性氧化(腐蚀)。那么钝化是什么?是清洁还是一种保护涂层?其实它是两者的结合。
钝化是如何执行的呢?这个过程通常是从一个彻底的清洁周期开始的。因为制造和加工过程,它祛除油、润滑脂、形成化合物、润滑剂、冷却剂、切削液和其它不受欢迎的有机和金属残留物。一般的脱脂和清洗可以有多种方法,包括蒸汽脱脂、溶剂清洗和碱性浸泡。
在祛除有机和金属残留物后,将零件放入适当的钝化溶液中。尽管有许多不同的钝化解决方案,但压倒性的选择仍然是基于nitric - acid的解决方案。最近,已经进行了大量的研究,以开发更环保,但同样有效的替代过程和解决方案。虽然含有柠檬酸和其他类型的专有化学的替代解决方案是可用的,但它们并没有被商业上广泛接受为基于氮化碳的解决方案。
在钝化过程中必须要考虑和控制的三个主要变量是时间、温度和浓度。典型的浸泡时间在20分钟到2小时之间。典型的沐浴温度在室温和160F之间。一般来说,在20 - 50%体积范围内的硝酸浓度是指定的。许多规范包括在钝化溶液中使用重铬酸钠,或者作为一种后钝化冲洗来帮助形成氧化铬膜。精确的溶液控制,包括水的纯度,金属杂质和化学维护,对成功至关重要。
不锈钢的类型决定了最有效的钝化工艺,浴选(时间、温度、浓度)是合金加工的一种功能。对材料类型和钝化过程的彻底了解,对于达到预期的结果是至关重要的。相反,不适当的洗浴和过程选择或过程控制将产生无法接受的结果。在极端情况下,这可能导致灾难性的失败,包括极端的凹陷、蚀刻或整个部件的完全溶解。
设备和预防措施
钝化只能由训练有素的熟练技术人员来完成,需要熟悉与科学相关的潜在危险。在处理钝化剂时,必须充分了解安全措施,必须使用特殊的靴子、手套、围裙和其他安全设备。坦克、加热器和通风设备,以及篮子和行李架都必须经过适当的设计来执行这个过程。铁或钢部件或设备绝不能被引入到钝化过程中,否则结果可能是毁灭性的。此外,为了符合环境保护署的要求,必须有必要的水和空气许可证和处理能力。以前的那种夫妻店,就在商店后面的一块石头瓦罐里表演钝化的日子,已经一去不复返了。
规范和验证测试
在选择钝化过程时,有一些普遍接受的行业规范可供参考。它们提供时间、温度和浓度信息以及随后的测试需求,以验证过程的有效性,许多大公司已经开发了内部规范来控制他们对钝化和验证测试的独特需求。不管情况如何,在要求进行钝化时,通常要参考经过验证的程序。通过引用规范,您不必重新发明轮子。通过利用他人的经验,无论是成功还是失败,你都可以消除许多可能伴随一个新过程的猜测。
虽然最近取消了,但最常被提及的行业规范是联邦规范qq - p - 35c,它现在被ASTM a - 967和ASTM a - 380取代。它们都是编写良好的、定义良好的文档,为整个过程提供指导,从制造到最终的测试需求。如果你不确定你需要什么,他们可以被充分或有选择性地引用。根据个人情况,可以使用或放弃测试需求。
最常见的验证测试之一是硫酸铜测试。钝化的部分浸在硫酸铜溶液中6分钟,冲洗并目视检查。任何铜(粉红色)的颜色都表示有游离铁的存在,而测试被认为是不可接受的。
其他验证测试包括两小时的盐雾或24小时高湿度测试。这些测试是通过在高度控制室中放置钝化的部件来进行的,从而产生加速的腐蚀环境。在对试件进行测试后,对所规定的接触时间进行腐蚀,对零件进行了祛除和评价。虽然结果可能有些主观,但ASTM b - 117在决定可接受性方面是一个很好的参考。需要注意的是,提到的每个测试方法都有不同的优点和缺点。应注意选择合适的基于合金类型和最终使用环境的测试方法。
加工和热处理工艺
在整个钝化方程中,最容易被忽略的变量是差加工和热处理方法的负面影响。在制造或热过程中引入的交叉污染经常导致无法接受的测试结果。以下做法将减少制造过程中的交叉污染,并增加成功钝化和测试结果的机会。
切勿使用铁、铁、钢、锌或其他可能导致不锈钢表面污染的金属丝刷、砂轮或钢丝刷。
建议使用碳化物或其他非金属工具。
砂轮和钢丝刷以前在其他金属上使用过,但不应该用在不锈钢上。
只使用清洁、未使用的磨料,如玻璃微珠或无铁硅或氧化铝砂进行喷砂。千万不要使用已经被用来爆炸其他材料的钢丸、砂砾或磨料。
在任何热处理之前,彻底清洁是至关重要的。应力消除、退火、拉伸或其他热成形过程实际上可以将表面污染物深深地吸引到基质中,使其在钝化过程中几乎不可能被祛除。
在所有热过程中应注意避免氧化物的形成。钝化不是为了祛除变色,也不会穿透氧化层。在极端情况下,在钝化前需要额外的酸洗和除锈操作,以祛除变色。在所有热过程中,高度推荐控制的气氛烤箱,以减少空气中的污染,防止氧化物的发展。
那么,你是如何获得不锈钢合金的性能呢?它可以归结为一种基本的认识,即钝化过程既是一门艺术,也是一门科学,而加工、制造和热处理实践可以极大地影响构件的耐腐蚀性能。钝化可以增强不锈钢的耐蚀性,但要实现这些高技术合金的最大性能,所有参与制造的各方都必须了解其在整个过程中维护材料完整性的责任。