钝化依旧是增长不锈钢零器件基本防腐性能的关键一步。它可以让零器件具备满足的性能,也可以使它过早发生故障。假如操作错误,钝化其实会造成腐蚀。
    钝化用于在加工后增长不锈钢零件本来就有的防腐性钝化是增长不锈钢合金作件本来就有防腐性能的一种后制造办法。它不是一种去氧气化皮处置,也不像喷油漆过程。
    对于钝化操作的非常准确机理,没有通用的讲法。不过有一点儿是确认的,那就是在钝化不锈钢外表上存在一层尽力照顾性氧气化膜。这层看不见的膜被觉得是十分薄的,厚度小于0.0000001英寸,约是人的总称头发丝的1/100,000。
    新加工、打光或酸洗过的不锈钢零件,因接触大气中的氧气气将半自动取得该氧气化膜。有理想的条件下,该尽力照顾性氧气化膜会绝对遮盖零件的全部外表。
    不过,在实际事情状况中,诸如厂房尘土或来自刃具的铁微粒等污染物,可能在加工过程中被传递到不锈钢零件的外表上。假如这些个异物粒子不去掉,则他们有可能会减低原始尽力照顾膜的管用性。
    左面的零件,在通过合适钝化处置后,具备整洁、闪亮、防腐外表。右面的零件,在被污染的钝化溶液中通过处置后,显露出来迅速腐蚀现象。
    在加工过程中,可能会从刃具上剥离微量的游离铁,并转移到不锈钢作件的外表上。在一定的条件下,零件的外表有可能会显露出来一层薄薄的锈迹。这其实是钢因刃具而不是母材萌生的腐蚀。有时,来自磨削刃具或其腐蚀品夹入的钢微粒而萌生的裂隙,有可能会引动零件本身发生化学腐蚀性反响。
    大致相似地,包括铁的厂房尘土微粒可能会粘贴到零件外表上。尽管金属可能以“加工好的状况”闪亮显露出来,不过看不见的游离铁微粒,在显露到空气中后,可能会造成外表发生锈蚀。
    显露的硫化物也有可能是一个问题。这种硫化物萌生于在给不锈钢添加硫以改善其可加工性的过程中。硫化物改善了合金形成切屑的有经验,在加工过程中,这种切屑可以很索性地从刃具上摆脱。错非零件通过合适钝化,否则硫化物可能会担任在加工后的产品外表上发生腐蚀的起初场所。
    在这两种事情状况下,都需求认为合适而使用钝化过程来增长不锈钢的自然产生的防腐性能。它可以去掉外表污染,诸如可能形成锈蚀或担任发生腐蚀起初场所的、含铁的厂房尘土以及来自刃具的铁微粒等。钝化还可以去掉显露在可自由加工不锈钢合金外表中的硫化物。
    认为合适而使用一种由两步组成的工艺,可以保障最好的防腐性能:1.清洗,这是最基本的一步,但有时却被疏忽;2.酸浴或钝化处置。
    在硝镪水浴中钝化不锈钢零件的过程十分一目明白。双脉冲电源首先清洗首先务必始末施行清洗。务必从外表上彻底清洗掉油脂、冷却液或其他厂房碎屑,以取得尽有可能最好的防腐性能。加工屑或其他厂房尘土可以仔细地从零件上擦掉。可以用某种商用脱脂剂或清洗剂来清洗掉加工油或冷却液。异物诸如热氧气化物等,可以经过切削或酸洗等办法而去掉。
    有时,机床操作员有可能跳过基本的清洗过程,不正确地觉得简单地将油脂斑斑的零件浸到酸浴中,就可以同时完成清洗和钝化过程。其实这是不会发生的。相反,污染性油脂会与酸发生反响而形成气泡儿。这些个气泡儿集中在作件的外表,将干扰钝化过程。
    更严重的是,钝化液的污染,有时包括数量多氯化物,会引动图1中所示的“迅速腐蚀(flash attack)”。发生迅速腐蚀时,没有办法取得所要求的具备闪亮、整洁、防腐外表的氧气化膜,相反会引动严重腐刻或发黑外表——这正是需求认为合适而使用钝化过程加以优化的外表。
    认为合适而使用马氏体不锈钢[带磁力,具备中常防腐性,可以萌生大约280ksi(1930MPa)的屈挠强度]制成的零件,在高温下硬化,而后行回火,以保障所需求的的硬度和机械性能。沉析可硬化合金(比马氏体不锈钢具备更好的强度和防腐性能组合)可以用溶液施行处置,可以在较低的温度下施行局部加工、定性处理,而后行精加工。
    在某些事情状况下,零件务必用脱脂剂或清洗剂施行彻底清洗,以便在热处置之前往掉不论什么磨削液残迹。否则,剩下在零件上的磨削液将引动过度氧气化。在经过酸洗或打磨去掉氧气化皮后,这种状况有可能会造成零件表遮挡面部的东西有凹坑,最后尺寸不充足。假如准许磨削液保存在通过洁净硬化的零件上,如真空炉或尽力照顾氛围中同样,则有可能会显露出来外表碳化,因此造成防腐性能减低。
    钝化浴在通过绝对清洗后,就可以将不锈钢零件浸在钝化用酸浴中。可以认为合适而使用三种办法中的不论什么一种来施行钝化—硝镪水钝化、硝镪水加重铬酸钠钝化以及宁檬酸钝化等。具体运用哪种办法,要根据不锈钢牌号以及所规定的验收准则而定。
    在20百分之百(以大小计)的硝镪水浴中,可以钝化较多牌号的防腐铬镍不锈钢(图2)。犹如一表中所示,经过在硝镪水浴中添加重铬酸钠,使溶液具备更强的氧气化性,并可以在外表形成钝化膜,可以用此种办法来施行钝化的防腐不锈钢牌号较少。另一个接替硝镪水加重铬酸钠的可选办法是,将硝镪水的液体浓度增加到50百分之百(按大小计)。添加重铬酸钠以及增长硝镪水液体浓度,均可以减低发生不必的迅速腐蚀的机缘。
    钝化可自由加工不锈钢的过程(也在图2中显露)与钝化难加工不锈钢的过程有所不一样。这是由于,含硫的、可自由加工不锈钢中的硫化物,在钝化过程中会在典型的硝镪水浴中局部或彻底去掉,因此在加工好的零件外表形成微观非蝉联性。
    纵然是正常足够的水洗,钝化后,在这些个非蝉联处也有可能会截留下剩下酸。而后,这种酸有可能会与零件外表发生化学反响,错非已经将它中和或去掉。
    可自由加工的不锈钢为了管用地钝化可自由加工不锈钢,Carpenter企业已经研发了中和遗留酸的A-A-A(碱-酸-碱)工艺。该钝化办法可以在不到2钟头的时间内就完成。具体步骤如下所述:
    脱脂后,将零件在温度为160°F~180°F (71°C~82°C)、液体浓度为5百分之百的氢氧气化钠溶液中泡在水中30分钟。而后在水中彻底清洗该零件。继续,将零件在温度为120°F~140°F (49°C~60°C)、液体浓度为20百分之百(以大小计)、包括3英两/加仑(22g/升)重铬酸钠的硝镪水溶液中泡在水中30分钟。在将零件从该酸浴中抽取来后,用水冲洗它,而后再将它在氢氧气化钠溶液中泡在水中30分钟。再次用水清洗零件,并让它干燥,完成A-A-A过程。该办法的益处在图3中显露。
    左面的实验锥体显露了洁净精整外表,在用A-A-A办法钝化后,可自由加工不锈钢增长了防腐性能。在右面显露了平常的钝化最后结果。两个样品都接纳了盐雾实验。
    对于那一些想防止认为合适而使用包括重铬酸钠的矿物酸或溶液(以及处置和与运用他们有关的安全问题)的制作厂家而言,它们越来越趋向于认为合适而使用宁檬酸钝化工艺。宁檬酸在多种方面都被觉得对背景具备友善性。
    尽管宁檬酸钝化具备环保方面的长处,不过那一些在矿物酸钝化方面获得了成功,况且没有受到安全问题的厂家,可能还是会保存原来的作法。假如这些个用户具备整洁的厂房、获得令人满意保护且整洁的设施、冷却液中不带含铁的厂房尘土,况且具备可以萌生令人满意最后结果的工艺过程,那末它们就没有不可缺少改易。
    在硝镪水浴中施行钝化处置,对于数量多的不锈钢来说都很有用,涵盖多少单独的不锈钢牌号在内,如图4中所总结概括的那样子。为了便捷,涵盖了图2中的平常的硝镪水钝化办法。请注意,旧的硝镪水配比认为合适而使用大小百分率,而新的硝镪水液体浓度则认为合适而使用重量百分率。务必注意,在实行这些个过程时,为了防止前述“迅速腐蚀”,务必谨慎成功实现泡在水中时间、酸浴温度和液体浓度之间的均衡。
    用于在宁檬酸或硝镪水溶液中钝化常用可自由加工和难加工不锈钢的手续,需求认为合适而使用不一样的过程。相关过程挑选的周密事情状况将在图5中给出。
    钝化处置根据铬含量以及各个不锈钢系列中可加工特别的性质的不一样而不一样。请注意过程1或过程2的栏目。如图5中所示,过程1牵涉到的步骤比过程2的少。
    该表显露了用于钝化处置的适合使用的过程。
    实验室的实验已经表明:宁檬酸钝化过程比硝镪水过程更容易萌生“迅速腐蚀”。引动这种化学反响的因素涵盖过高的酸浴温度、过高的泡在水中时间以及酸浴污染度等。里面含有双氧气水及其他添加剂(诸如湿化剂)的宁檬酸产品,是经济活动上可以买到、据闻可以减低“迅速腐蚀”锐敏度的产品。钝化办法的最后挑选,将倚赖于您的客户所提出的验收准则。相关更周密的信息,请参看ASTM A967“不锈钢零件化学钝化处置的标准规格”。可以在www.astm.org处过硬质氧化电源访该文件。
    钝化零件的测试施行测试的目标,一般是名声钝化零件的外表。要应答的问题是,“钝化是否去掉了游离铁,并优化了可自由加工不锈钢的防腐性能?
    测试办法务必与接纳名声的不锈钢牌号相般配。测试太严厉将使完好的材料不合适合标准,而太宽松又将使不满的零件经过测试。
    系列沉析硬化和可自由加工不锈钢,最好在可以保持100百分之百的湿润程度(样品维持湿状况)和95°F(35℃)的柜中维持24钟头再施行名声。横剖面一般是最关键的外表,特别是对可自由加工不锈钢牌号而言。那里面的一个理由是,在加工方向中延长的硫化物,会与该外表交错。
    关键外表应当朝上安放,不过要与铅直方向成15~20度角,以便潮气逸出。通过合适钝化的材料,几乎不会有不论什么锈蚀,尽管会显露某些微小的瑕疵。
    奥氏体难加工不锈钢,也可以用湿润程度测试来施行名声。在施行这么的测试时,样品的外表应当存在水滴,经过不论什么锈蚀的存在来显露游离铁。
    认为合适而使用ASTM A380”不锈钢零件、设施和系统清洗、去氧气化皮及钝化的标准作法“中供给的一种溶液,可以认为合适而使用更快的办法。该测试涵盖,用硫化铜/硫酸溶液对零件施行清洗,将湿润程度维持6分钟,仔细查看是否存在不论什么镀铜的残迹。作为一种可替选办法,可以将零件在溶液中泡在水中6分钟。假如铁被溶解,则发生了镀铜现象。该测试不应当在用于食品处置的零件外表上运用。这个之外,该测试还不应当用于马氏体或400系列低铬铁素体不锈钢中,由于可能会发生假阳性最后结果。
    曾经,还有在95°F (35℃)温度下、用5百分之百盐雾实验来名声钝化样品的办法。该实验,对某些牌号的不锈钢而言太严厉,普通无庸明确承认钝化管用。
    注意事情的项目在施行钝化之前,必须要首先清洗,以扫除净尽全部氧气化物微粒或回火色。
    必须要防止有可能会引动发生危险的迅速腐蚀反响的超过限量氯化物。在有可能的事情状况下,只能认为合适而使用氯化物含量小于50ppm的水。从来水一般就足够了,在某些事情状况下,氯化物为几百ppm也可以。
    要定期改易酸浴,免得发生有可能会造成发生迅速腐蚀反响并毁坏零件的钝化有经验减低现象。酸浴应当保持在合适的温度上,由于温度失控有可能会引动部分化学反响。
    在出产批量较高的事情状况下,要对溶液的改易保持指定的每日安排,以减损污染的有可能性。要用扼制样品来测试酸浴的管用性。假如样品发生化学反响,则要改易酸浴。
    只能用某些特别指定的机床来制作不锈钢;要认为合适而使用相同的冷却液来磨削不锈钢,并摈除全部其他金属。
    要将零件单独堆放施行处置,免得金属之间接触。这一点儿对于可自由加工不锈钢来说十分关紧,由于他们需求用钝化和清洗液来逸散因硫化物而萌生的腐蚀品并防止酸阱。
    不要钝化碳化或氮化的不锈钢零件。由于这么处置过的零件,有可能会将防腐有经验减退到易受钝化浴歼击的程度。
    在不是尤其整洁的厂房背景中,不要认为合适而使用包括铁的刃具。经过认为合适而使用硬质合金或瓷陶刃具可以防止钢砂。
    不要遗忘,假如零件热处置不合适,则可能会在钝化浴中发生化学反响。高碳、高铬马氏体不锈钢务必加以硬化来防腐。
    在随即的退火处置后,要次数多地用保持防腐有经验的温度来施行钝化。
    不要么重视宁檬酸在钝化浴中的液体浓度。该液体浓度应当用可以从Carpenter企业取得的、简单的滴定过程来定期查缉。
    一次不要钝化多个不锈钢件。这么可以避免显露出来代价高昂的淆惑,并防止电化反响。
    笔者简介:Terry A. DeBold是Carpenter技术有限企业(位于宾夕法尼亚州雷丁市)不锈钢合金开发领域的资深专家,James W. Martin是棒料冶炼金属领域的资深专家。