不锈钢的钝化
不锈钢的钝化
一直以来许多从事不锈钢和材料制品生产的企业技术人员向我了解有关不锈钢酸洗和钝化的知识，为了大家更全面的掌握相关技术，我学习了“不锈钢表面处理技术”、“电镀与精饰”、“材料保护”等文献。摘编了一些内容，介绍给大家，以方便学习和使用。——李天宝
1 概论
1.1不锈钢钝化的意义
不锈钢日益广泛应用的原因，主要是该系列材料的特点为耐腐蚀，即是不锈性质，不锈钢制造的零部件具有较长的寿命。
但是，不锈钢最易使人误解的也正是它的名称——不锈钢。其实在不锈钢制品的生产加工过程中也要注意采取防锈措施。这就是说，不锈钢在制成成品后，要经过表面防锈处理，进行装配以后，才能认为加工完毕，才能在以后的使用中防止各种腐蚀事故的发生。
凡不锈钢材料，如无电镀或其他涂层要求，一般都要在预处理（包括酸洗去黑皮、抛光等）经过钝化处理，才能当成品使用或装配成部件。事实表明，不锈钢只有最后经过钝化处理，才能使表面保持长久的钝态稳定，因而，才能提高耐蚀性能。
对钝化工艺的操作控制和对钝化膜的质量检验都要有严格的规范。
1.2不锈钢钝化的作用
（1）提高不锈钢在环境介质中热力学稳定性。经过钝化的不锈钢，在金属电位序中处于较正的位置，即与贵金属相近，化学性质稳定，而未钝化的不锈钢为活化状态，处于电位较负的位置，与普通钢铁相近。
（2）预防不锈钢的局部腐蚀。一般不锈钢易产生的各种腐蚀，
包括点腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀和腐蚀疲劳等，都与表面状态有关。钝化可以消除各腐蚀的萌生源，使临界点腐蚀的电位变正。
（3）钝化使不锈钢表面具有足够的清洁度。钝化可以清除不锈钢表面层的金属污染物，以及嵌入不锈钢的杂质，如铜、锌、镉、铅以及低熔金属、游离铁，使表面的所含铬、镍富集而稳定。这些金属的污染容易导致不锈钢腐蚀破坏。
（4）消除不锈钢表面热加工氧化物。在钝化过程中使用含有氢氟酸的硝酸溶液，兼有浸蚀氧化物和钝化表面的作用。
（5）钝化处理作为后处理，要求不锈钢有各种预处理。包括喷砂、喷丸、电化学抛光和化学抛光等改善不锈钢表面状态后才进行钝化处理。
1.3不锈钢钝化工艺的分类
（1）湿法钝化，包括化学法钝化和电化学法钝化
化学法钝化：
电化学法钝化：
a.直流电型钝化；
b.载波直流型钝化。
（2）干法钝化，有如下两类：
a.室温法钝化；
b.热处理法钝化。
1.4不锈钢的可钝化性
根据不锈钢合金的组成、加工种类，可选择适宜的钝化工艺。但钝化效果，既取决于钝化工艺，也取决于不锈钢材料的本身。不锈钢的可钝化性归纳如下。
（1）不锈钢所含元素对钝化的影响。不锈钢的钝化能力，取决于不锈钢所含元素的可钝化性。在组成元素中，铬、镍属于钝化性强的元素，铁的钝化性则次之。因此，铬和镍的含量愈高，不锈钢的钝化性愈强，而且，钝化膜的稳定性随铬镍含量的提高而增加。
（2）不锈钢金相结构对钝化的影响。奥氏体型、铁素体型不锈钢具有较均匀的组织，不必经过热处理的强化，可钝化性较好。马氏体型不锈钢经过热处理强化，其金相组织为多相组织，不利于钝化工艺的进行，因而马氏体本身的可钝化性不强，因而马氏体的耐蚀性较低。
（3）不锈钢的加工状态对钝化的影响。经机械加工，如切削、抛光、磨光后的光洁表面加工状态的钝化性最好；铸造、喷砂、锻造所得工件的表面粗糙状态，钝化性最差。
（4）不锈钢所含其他元素对钝化的影响。不锈钢所含的，如锰、碳、硅等元素对钝化不利，而所含的硫、硒元素对钝化性更差。因此，在表面上存在的这些元素，应预先加以除去后才能钝化。
（5）经渗碳、渗氮、铜焊、钎焊的不锈钢零件不能钝化，因为钝化处理后，会损害上道工序的质量。
2不锈钢的干法钝化工艺
2.1常温自然钝化工艺
适用于奥氏体Gr18Ni19Ti，而使用条件的腐蚀又很轻微的情况下采用。
将不锈钢零件经过除油、去氧化皮，抛光，然后将不锈钢置于清洁的空气中，如小零件可置于干燥器中存放24h，由于不锈钢有自钝化能力，在空气中具有强烈的钝化趋势，表面形成自然钝化膜。
2.2高温钝化工艺
在热处理炉中，加热处理可得钝化膜。也可使炉内抽成真空，或通入保护气体，如蒸气、氩气等，以防过度氧化。钝化前，必须仔细清理零件表面，以除去任何脏物。在较高温度下，通过变化温度和时间来获得无色的钝化膜。当钝化膜超过一定的厚度，会出现有色彩的钝化膜层。
3不锈钢的硝酸钝化工艺
3.1不锈钢硝酸钝化工艺配方
不锈钢硝酸钝化溶液由不同浓度的硝酸组成，可适用于各种不锈钢的钝化，属于通用型钝化液。硝酸型不锈钢钝化配方见表1。
表1 硝酸型不锈钢钝化配方及工作条件
3.2不锈钢硝酸钝化工艺特点
（1）不锈钢在硝酸溶液中处于钝态。不锈钢表面生成一层极薄
的钝化膜层，决定了不锈钢在处理的前后色泽无变化，即重现性良好，是本工艺受到广泛采用的原因。
（2）不锈钢在硝酸溶液中呈无反应状态。不锈钢在硝酸溶液中钝化工艺过程，由于是化学浸渍法、室温或中温处理，在硝酸溶液中呈无反应状态，使硝酸钝化液较为稳定，无需经常添加材料，操作方便。
（3）不锈钢的硝酸钝化后不必进行封闭处理。不锈钢在硝酸溶液中钝化产生的钝化膜虽薄，肉眼不可见，但膜层极其致密，即其孔径特小，不必进行钝化后的封闭处理，而这在其他钝化工艺之后，封闭是不可少的。
3.3不锈钢硝酸钝化工艺要点
（1）不锈钢钝化前的处理。不锈钢在钝化前必须进行除油和酸洗。不锈钢表面的油污应彻底清除后，方可进入硝酸溶液，尽管钝化溶液中的硝酸为氧化剂，具有一定的去油能力。在不锈钢表面上允许有轻微的浮锈痕迹。由于不锈钢的轻微锈迹要比不锈钢本身电位负，故在硝酸溶液中，锈迹不会显现钝态而被溶解掉。
（2）硝酸钝化后必须进行中和处理。不锈钢在硝酸中钝化后，如未经中和，残存的硝酸附着在不锈钢表面上，虽经水洗，其硝酸含量已大大低于工艺范围，但不锈钢的钝化膜仍将遭致破坏，甚至比没有钝化处理的情况更糟糕。故钝化处理在用水清洗后，应将不锈钢放在5%（wt）的碳酸钠（Na2CO3）溶液中浸渍数秒，完成中和。
3.4钝化工艺步骤
不锈钢钝化工艺包括3个基本步骤：
（1）前处理。采用机械或化学方法，清除表面油脂、氧化物（包括氧化皮）污物等，按需要进行化学抛光或电化学抛光，并充分活化，
以显露新鲜的金属基体，以便使不锈钢在钝化过程中形成完整、稳定的钝化膜。因此，前处理的优劣对所形成的钝化膜的性能和稳定性有很大的影响。
前处理的溶液和方法参阅有关前处理部分。
（2）钝化处理。要根据不同的不锈钢种类，选用表6-1所列适宜的钝化溶液。
时间的影响：钝化时间取决于硝酸的浓度，一般而言，钝化液浓度高，钝化力较高，可缩短浸渍时间，如30min以内，但不宜过短。钝化时间较长有利于钝化膜的稳定。
温度的影响：实验研究表明，低浓度的硝酸溶液，取较高的温度钝化，容易取得较好的效果。如硝酸含量20%~40%（V），操作温度应取60℃为好，硝酸的含量在40%（V）以上的钝化液，温度以室温为宜。
（3）补充处理。可进一步改善膜层的稳定性和中和硝酸的残留量。
a.奥氏体不锈钢不需要补充处理，但最好在1%的氢氧化钠溶液中进行短时间的室温的中和处理。
b.铁素体不锈钢钝化后应在5%（wt）重铬酸钾（K2Cr2O7）溶液中补充处理。
c.马氏体不锈钢钝化后可在5%（wt）重铬酸钠（Na2Gr2O7）溶液中补充处理，或在稀氢氧化钠（NaOH）溶液中短时间常温补充处理更好。
3.5 Gr18Ni13Mo3不锈钢的钝化
Gr18Ni13Mo3不锈钢用作外科植入物的制造，表面经机械抛光，电化学抛光、化学钝化，工艺还不够完善，特别是钝化工艺，行业内
差距很大。为此，齐宝芬对外科植入物不锈钢产品的钝化条件进行了实验探索，得出一些实际使用的结果。
（1）钝化液的选择。试样材料为Gr18Ni13Mo3、Gr18Ni14Mo3、Gr18Ni15Mo3等制作的骨连接用接骨板、接骨螺钉及髓内钉（梅花针）。实验钝化液两种配方见表2，表2列出不锈钢产品。30℃钝化后的表面点蚀电位（mV），试样经机械抛光（800#砂纸+布抛光）、清洗、干燥后分别放入两类钝化液中，钝化后测定不锈钢的耐腐蚀性能Eb值（表面点蚀电位）。如表2的Eb值所示，两种钝化液在相同条件下钝化的样品点蚀电位Eb值都无明显差异。理论上目前对钝化膜的成膜机理有多种解释，其中之一是产品钝化后表面为含有铬的氧化膜，铬的存在对形成氧化膜起重要作用。不锈钢产品含铬量为17%~20%，有足够的铬参与成膜，故钝化液中是否加入重铬酸钾（K2GrO7）对钝化膜性能影响不大。目前英美等国对外科植入物不锈钢产品钝化也都共推荐硝酸水溶液的钝化配方。
表2 不锈钢产品30℃钝化后表面点蚀电位Eb（mV）
注：1.Eb值为3个样品点蚀电位平均值。
2.电化学测试体系为0.9%氯化钠水溶液，（37±1）℃。
（2）钝化液温度的选择。化学反应速度随温度升高而加快。钝化液中硝酸随温度升高而挥发增大。因此，基于实际可操作性为原则，选择温度在50℃以下。实验在硝酸20%，时间2h，不同的温度钝化后测出不锈钢的点蚀电位E见图6-1。从曲线可见，50℃时点蚀电位最高，30℃时点蚀电位稍低，30℃以下点蚀电位急剧下降，30℃以下温度不可取。50℃时产品耐蚀性最好。
图1 钝化温度
与点蚀电位关系
（3）钝化时间的选择
a.实验是在25%硝酸+2.5%重铬酸钾的钝化液中，温度30℃时，钝化时间分别为2h、4h、6h、12h条件下钝化后，在0.9%氯化钠水溶液中（37±1）℃温度电化学测试得样品的点蚀电位，见图2。
图2 钝化时间与点蚀电位关系（30℃）
从图2可见钝化6h点蚀电位达到最高值，且平行试样测试中点蚀电位重现性好，产品耐蚀性能稳定。若钝化时间过短，如2h，则同批产品中钝化性能质量不稳定，点蚀电位差异较大。
b.第二个实验是在20%硝酸钝化液中，钝化温度为50℃下，选择不同的时间钝化后，其在相同的条件下测得的点蚀电位见图3。
从图3可见，在钝化温度50℃，钝化时间以30~60min点蚀电位高且稳定，钝化性能好。
（4）外科植入物不锈钢产品钝化工艺：钝化液应选用20%~30%
硝酸溶液，温度50℃时钝化时间30~60min，温度30℃时钝化时间6h。
4不锈钢的硝酸-重铬酸盐钝化工艺
4.1不锈钢的硝酸-重铬酸盐钝化配方及工艺条件
钝化溶液的组成以硝酸为主，添加少量重铬酸钾，以增强溶液的钝化能力，该型溶液在国外应用较广。硝酸-重铬酸盐型钝化配方及工艺条件见表3。
表3硝酸-重铬酸钠钝化溶液配方及工艺条件
4.2各型不锈钢的特殊处理
（1）铁素体、马氏体不锈钢在钝化后的补充处理。钝化后需进行的补充处理为：
重铬酸钠（Na2Gr2O7）4%~6% 时间30min
温度60~70℃
（2）易切削铬镍钢的钝化配方和工艺条件
硝酸（HNO3）20%（V）温度43~54℃
重铬酸钠（Na2Gr2O7）2%（wt）时间20min
（3）易切削铬钢和含铬12%~14%的钢，钝化配方及工艺条件：硝酸（HNO3）40%~60%（V）温度37~60℃
重铬酸钠（Na2Gr2O7）1.5%~2.5%(wt) 时间10~20min
可防止出现云状花纹。
（4）400型马氏体不锈钢的钝化配方及工艺条件
硝酸（HNO3）45%~55％（V）温度60~70℃
重铬酸钠（Na2Gr2O7）2.5%~4%(wt) 时间60~90min
钝化后再进行补充处理：
氢氧化钠5%~10% 时间15~30min
温度60~70℃
4.3 PH15-5不锈钢的钝化
（1）PH15-5不锈钢材料成分对钝化的影响。PH15-5不锈钢中主要成分有铬、镍、钛、硅、钡、锰和钼等元素，这些成分中有的电极电位比铁正，有的电极电位比铁负。因此，在钝化溶液中易形成微电池腐蚀。微电池偶数越多，零件表面生成钝化膜的速度越快，如果微电池偶数增加到一定的数目后，零件在钝化溶液中溶解速度大于成膜速度，就会发生零件腐蚀。为了防止零件在钝化过程中腐蚀，必须优选钝化溶液的配方和工艺条件。
（2）PH15-5不锈钢钝化的前处理。前处理包括除去该材料在热处理固熔时效后产生的氧化皮。对低温固熔时效的零件氧化皮较薄，一般为淡紫色，零件在电解除油后，经水洗，直接在盐酸500ml/L的溶液中在室温酸洗3~5min，表面氧化皮已基本除干净，且不腐蚀零件，不挂灰，可直接进行钝化处理。
对于高温固熔时效的零件氧化皮较厚，一般为黑紫色到黑色，去除这类氧化皮要按松动氧化皮→酸洗→去挂灰的步骤进行。松动氧化皮是在含有强氧化剂的浓碱溶液中进行：
氢氧化钠（NaOH）650g/L 温度140℃
硝酸钠（NaNO3）220g/L 时间20~40min
氧化皮中难溶的铬氧化物转变为易溶的铬酸盐，酸洗按低温固熔
时效零件的酸洗液——盐酸液可基本除净氧化皮。但零件表面附有挂灰。挂灰必须在下列溶液中室温除去。
硝酸（HNO3）30~50g/L 时间20~60s
双氧水（H2O2）30% 5~15g/L
在操作过程中，要控制如除挂灰的温度和时间，以免腐蚀零件。
（3）pH15-5不锈钢的钝化工艺。酸洗后的零件在空气中的耐蚀性较差，如暴露在空气中，零件表面会生锈。零件表面必须生成一层致密的耐蚀性好的钝化膜，才能提高使用寿命和好的产品外观。
pH15-5不锈钢材料遇硝酸就会腐蚀。为解决此难题，经试验发现必须采用一种更强的氧化剂先使零件表面生成一层薄钝化膜，然后再利用硝酸的强氧化性让钝化膜层加存的处理方法，才能达到高抗蚀性的钝化。分别采用高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠、铬酐等强氧化剂同硝酸配合做试验，结果见表4。
表4 不同工艺配方对钝化质量的影响
由表4可见，重铬酸钠+硝酸的钝化液最佳。在加工过程中易操作，不腐蚀零件。
pH15-5不锈钢钝化液配方和工艺条件：
硝酸（HNO3）380~420g/L 温度50~60℃
重铬酸钠20~30g/L 时间30min
（4）pH15-5不锈钢钝化工艺条件的影响
a.温度的影响：温度低于50℃，钝化膜不完整，按HB5292-84
标准膜层完整性检查时，零件表面有沉积铜；温度高于60℃会腐蚀零件表面，并且没有钝化膜。
b.钝化时间的影响：钝化时间影响膜层质量较大。钝化时间短，钝化膜厚度较薄，耐蚀性差；钝化时间太长，会腐蚀零件。
按上述工艺配方和条件钝化时，要控制好温度和时间，才能颜色均匀一致，耐蚀性好。
5 不锈钢的硝酸-氢氟酸型钝化工艺
5.1 硝酸-氢氟酸溶液的作用
该型溶液是兼有浸蚀和钝化作用的综合型配方。可在钝化之初，同时清除掉热加工氧化皮和表面极薄的贫铬层金属。当氧化皮除去后，整个反应转变为以钝化为主的过程。典型工艺为：
硝酸（HNO3）10% 温度76℃
氢氟酸（HF）1% 时间3min
5.2硝酸-氢氟酸钝化配方及工艺条件
根据不同的钢种选择钝化液的配方，不锈钢钝化用硝酸-氢氟酸溶液及工作条件见表5。
表5 硝酸-氢氟酸钝化溶液配方及工作条件
6不锈钢的碱性溶液钝化
6.1不锈钢碱性溶液钝化的应用范围
碱性溶液钝化实用于3Gr13、4Gr13等马氏不锈钢。因为马氏体不锈钢的耐蚀性较差，用酸性钝化液难以取得满意的效果。
6.2不锈钢碱性钝化溶液配方及工作条件
氢氧化钠（NaOH）14% 亚硝酸钠（NaNO2）2g/L 磷酸钠（Na3PO4·12H2O）3% 温度100~110℃钝化时间通过试验确定，一般为20~30min，色泽未出现彩色变化之前取出。
钝化预处理零件钝化前需在稀硫酸溶液22mL/L中浸蚀30s。
钝化后零件表面的碱性应充分洗净，干燥。
7不锈钢的电解钝化
（1）用不锈钢钝化代替不锈钢镀铬的意义。不锈钢镀铬工艺涉及到高铬的严重污染，对于形状特殊复杂的零件的镀铬，局部地方镀层太薄或是烧焦之可能，很难镀上理想的镀层，因此设想用不锈钢钝化代替不锈钢镀铬，无疑就有现实的意义。
（2）在10%硫酸中过电位区钝化的初试。在20世纪20年代，有人提出奥氏体不锈钢在10%硫酸中过电位区钝化的工艺，虽然使奥氏体不锈钢耐蚀性有所提高，但其膜层太薄，而难以应用。对3Gr13、4Gr13等马氏体不锈钢的钝化效果就更差。
（3）在15%磷酸为主的溶液中进行电解钝化的尝试。在1988年，有人提出如下工艺，进行马氏体不锈钢的钝化：
a.电解钝化：
磷酸（H3PO4）15% 电解密度3~7A/dm2
六偏磷酸钠1% 电压5V
缓蚀剂5% 时间2~8min
温度25~35℃
b.封闭（硬化）处理
该工艺的钝化膜仍然太薄，并且封闭处理要在高铬溶液中室温阴极电解，环境污染严重。
（4）1995年诸震鸣提出的电解钝化工艺如下。
a.奥氏体不锈钢钝化工艺：先氧化后钝化。
磷酸15% 电解密度3~7A/dm2
六偏磷酸钠1~2% 电压5V
钼酸钠2% 电流密度3~6A/dm2
温度25~35℃
硫酸过电位区钝化：
硫酸10% 阳极电流密度0.015~0.025A/dm2
阳极电位1V 时间5~0min
原理：硫酸过电位区钝化的氧化膜层孔径小于磷酸氧化膜层，故可提高耐蚀性能。
b.马氏体不锈钢电解钝化
电解氧化：
磷酸（H3PO4）5g/L 硼酸（H3BO3）15g/L 铬酐（GrO3）5g/L pH值3~4
钼酸钠20g/L 温度25~30℃
硫酸铵[（NH4）2SO4] 30g/L 阳极电流密度（DA）
电压2~4V，逐步加大电压，确保维持电流正常值。
时间15~20min 阴阳极面积比（2~3）：1
阴极材料1Gr18Ni9Ti不锈钢
封闭处理：
重铬酸钠8g/L 温度10~35℃（最佳25~35℃）
钼酸钠20g/L 阴极电流密度（Dc）0.5~1A/dm2
碳酸钠6~8g/L 时间10min
pH值9~10 再阳极处理30s
膜层质量检测。不锈钢3Gr13在沸水中煮30~45min，无锈点出现为优。
不锈钢钝化工艺的前处理：钝化前的除锈不能采取酸性，而应采用机械除锈。除油务须彻底，电化学除油应采用阴极法：氢氧化钠20~30g/L，碳酸钠15~20g/L，磷酸三钠40~50g/L，硅酸钠5~10g/L，温度60~80℃，阴极电流密度（Dc）3~4A/dm2。
8 不锈钢的载波钝化
在直流钝化电位基础上叠加一定频率和幅值的对称方波对不锈钢进行钝化，获得载波钝化膜。载波钝化膜的稳定性和耐蚀性远优于直流钝化膜。钝化过程中方波参数的变化对载波钝化膜的稳定性和耐蚀性有一定的影响。
8.1不锈钢1Gr25的载波钝化
中科院金属腐蚀与防蚀研究所杜天保等人用在直流电位的基础上施加一个方波电波对不锈钢电极进行钝化。
（1）电极。为1Gr25不锈钢圆棒Φ1.0cm，其化学成分为含铁量67.2%，含铬量25.7%，含锰量5.4%，含钼量2%，含镍量<0.4%，采用环氧树脂涂封电极，只露出工作表面，依次用400#、1000#金相砂纸打磨光亮，再用丙酮、一次蒸馏水冲洗干净。
（2）钝化
硫酸（H2SO4）50g/L 阴极还原时间5min
阴极还原电位-800mV
然后进行载波钝化。钝化时直流电位恒定
400mV。载波钝化时在直流电位基础
上叠加方波钝化时间10min，得到载波钝
化膜，所加方波见图6-4。
（3）电位衰减曲线测定。载波钝化膜浸泡在溶液中，电位突然降至腐蚀电位时的时间定为衰减时间tp。
（4）阳极极曲曲线测定。当电位衰减至腐蚀电位时，以5mV/s 的扫描速度进行阳极极化，测得最大活化电流is和维钝电流ip。
（5）阴极还原曲线的测定。载波钝化膜浸泡在溶液中，控制电位在-650mV，测量阴极还原电源，电流突然上升时的时间定为活化时间ta。
所有电位均相对于SCE，实验在室温中进行。
8.2 载波钝化时载波参数对钝化膜的影响
（1）载波幅值对钝化膜性能的影响
a.图5为施加不同幅值A，幅宽=300ms，比值R=2：1方波的钝化膜电位衰弱曲线，可见载波钝化膜电位衰减时间明显大于直流钝化膜，而且随幅值的增大，载波钝化膜的耐蚀性明显增强，但当振幅A=700mV时，耐蚀性又变差。
b.图6为不锈钢电极的阳极极化曲线。由图6可以看出，载波钝化后，阳极最大活化电流和维钝电流都明显小于直流钝化膜。
这说明在电位衰减过程中，只是部分钝化膜较薄弱的环节即活性
点发生溶解，裸露出基底金属，其他部分仍处于钝化状态，因而阳极极化时，裸基底金属发生再钝化，使活化电流和维钝电流都明显减少。对于载波钝化膜，随幅值A增大，活化电流和维钝电流减少，说明钝化膜变得致密，厚度增加，活性点减少。而当幅值A=700mV时，最大电位已达1100mV，已进入过钝化区，这时钝化膜厚度虽然增加，但膜已疏松，耐蚀性能变差。
c.图7为上述钝化条件下钝化膜的阴极还原曲线，当幅值A=500mV时，钝化膜的耐阴极还原能力最强。钝化膜的耐蚀性参数随幅度的变化见表6。
表6 钝化膜耐蚀性参数对幅值的影响
（2）不同比例R对钝化膜耐蚀性的影响。不锈钢载波钝化膜耐蚀性参数随R的变化情况见表7。
表7 钝化膜耐蚀性参数对R的影响
由表7可以看出，当R=2:1时，钝化膜的耐蚀性最好，这可能是因为当tc/ya=2：1时，电位在阴极区停留时间较长，钝化膜处于此区时，活性点处优先发生溶解，而当钝化膜处于阳极区时，钝化膜优和无发生钝化，由于交变电场的作用，促使钝化膜变得致密，耐蚀性能增强。
（3）不同幅宽P对钝化膜耐蚀性的影响。不锈钢钝化膜的耐蚀性参数随P的变化情况见表8。
表8 钝化膜耐蚀性参数对P的变化
从表8可见，随叠加方波幅宽P的变化，钝化膜的耐蚀性能基本不受影响。钝化膜耐蚀性的提高，不仅与膜厚的增加有关，还与膜的组成元素的分布有关。载波钝化时，在交变电场正负半周的作用下，钝化膜的生长与溶解交替进行。在钝化膜的溶解过程中，铬及氧化铁（Fe2O3）含量较低处优先溶解，而在生长过程中，溶解处钝化膜较薄，电场较高而优先修复，修复后质量优于修复前，从而改善了膜的整体质量，使耐蚀性得到相应提高。
载波不锈钢钝化膜的耐蚀性能明显优于直流钝化膜，而对于载波钝化膜，当A=500mV，P=300ms，R=2:1时其耐蚀性能最好。
9不锈钢钝化的质量控制
9.1钝化工艺过程的控制
（1）前处理。根据表面情况，使用机械方法或化学方法，清除表面油脂、氧化物、其他污物，并用酸充分活化，以便在钝化液中形成完整的稳定的钝化膜。
（2）补充处理。在钝化后再进行补充处理，以便进一步提高钝化层的稳定性。奥氏体不锈钢钝化后应在碱性溶液，如碳酸钠或氢氧化钠稀溶液中进行中和处理。马氏体不锈钢和铁素体不锈钢钝化后应在重铬酸溶液中进行补充处理。
（3）时间的影响。钝化时间取决于溶液的浓度。一般地说，浓度越高，则时间越短。但钝化时间较长有利于钝化膜的生长。
（4）温度的影响。对于低浓度硝酸，如20%~40%的硝酸，钝化温度较高，如60℃，容易取得效果。对于硝酸浓度在40%以上的钝化液，温度的升高影响不明显，甚至容易使不锈钢过钝化，宜用室温。
9.2钝化膜的质量控制
严格进行不锈钢钝化膜质量检验，即是对钝化膜的考核，也是对不锈钢使用效果的鉴定。有关不锈钢质量检验方法见表9。
表9 不锈钢钝化膜的质量检验
9.3 不锈钢表面钝化膜的影响因素
有许多因素会使不锈钢的钝化膜遭受破坏，使不锈钢的钝态转化为活态。
（1）氯离子。氯离子对不锈钢的危害极大。在钝化过程中应严格控制钝化液中氯离子含量，所用钝化用化学材料对氯离子都有限量要求。配制钝化液用水和清洗用水也对氯离子有严格的水质要求，以保证钝化成品不沾附氯离子，以免后患。
（2）表面清洁度。对于不锈钢合金，表面粗糙度较低，表面越光滑，异物越难黏附，各部局部腐蚀的几率越低。因此，不锈钢应尽可能采用精加工表面。此外，不锈钢表面清洁度也很重要，钝化后的最终清洗应仔细进行，因为残余酸液促进阴极反应，使膜层破裂，从
不锈钢酸洗与钝化规范标准
不锈钢酸洗与钝化规范 ——奥氏体不锈钢压力容器的酸洗钝化晨怡热管 1 前言 在我公司生产中，经常有不锈钢设备的制作，不锈钢设备由于接触到腐蚀性介质，会造成设备表面有明显的腐蚀痕迹及颜色不均匀的斑痕，因此对不锈钢设备表面的处理尤为关键，不锈钢设备表面的钝化处理就是一个重要环节。设备表面钝化膜形成不完善，与铁离子接触造成污染，在使用过程中就会出现锈蚀现象，造成运行介质指标变化等。下面就奥氏体不锈钢设备表面的酸洗钝化处理原理及实际操作的常规工艺过程谈一些看法，以供有关人员参考。 2 概述 奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，而且还有良好的冷热加工性能，因此被广泛地用于制造各类具有防腐蚀要求的压力容器，奥氏体不锈钢表面的钝化膜，对其耐腐蚀有很大影响。奥氏体不锈钢的钝化膜主要是通过对其表面进行酸洗钝化处理得来的。 3 酸洗钝化的原理 3.1钝化：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。 其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能中固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解。奥氏体不锈钢经氧化性介质处理后其表面能形成满足上述要求的钝化膜，但该钝化膜在起活化作用的Cl-、Br-、F-等卤素离子作用下，极易受到破坏。这也就是虽经酸洗钝化处理的奥氏体不锈钢压力容器在进行水压试验后若不能将水渍除干净，但应控制水的Cl-含量不超过25ppm的原因之一。另外并非任何金属的氧化膜都可视作钝化膜，如碳钢在高温氧化后形成的氧化膜由于不能满足牢固地附在金属表面的要求而不能充作钝化膜。 对于奥氏体不锈钢一般采用氧化性强的以硝酸为主剂的溶液来进行处理，为确保钝化处理的效果，在钝化前先对被钝化表面进行酸洗处理。整个处理过程就称为酸洗钝化处理，简称酸洗钝化。 4 酸洗液、钝化液及酸洗膏配方 酸洗液：20%硝酸+5%氢氟酸+75%水 钝化液：5%硝酸+2%重铬酸钾十93%水 酸洗钝化液(二合一)：20%硝酸+10%氢氟酸+70%水 酸洗钝化膏(二合一)配方：盐酸20毫升，水100毫升，硝酸30毫升，澎润土150克搅拌成糊状。 5 酸洗钝化处理的常规工艺过程 为确保酸洗钝化质量，酸洗钝化首先需考虑采用酸洗钝化液浸泡的方式，在不便于采用液体浸泡的情况下，才考虑用涂刷酸洗钝化膏的方式，但不宜使用涂刷酸洗钝化液的方式。 当采用酸洗钝化液浸泡的方式时，需定期对浸泡液进行测试和化验。 酸洗钝化的常规工艺过程如下： →酸洗→冲洗→钝化（池洗）→预处理→→酸洗钝化（二合一）液（池洗）→冲洗→后处理→酸洗钝化（二合一）膏（池洗）→ 5.1 预处理 5.1.1 去除焊缝及母材表面的飞溅、焊药、灰尘等。 5.1.2 去除油污，必要时可采用碱洗或洗涤液清洗，洗后需用清水将表面冲洗于净。 5.2 酸洗(池洗)及冲洗
不锈钢钝化盐雾试验标准及操作规范及测试的方法GBT2423
不锈钢钝化盐雾试验标准及操作规范及测试的方法GBT2423.17盐雾实验 浏览次数:626 盐雾试验机酸性盐雾；腐蚀；盐雾美国标准 ASTM/G 85—1998 盐雾试验机酸性盐雾；腐蚀；盐 雾美国标准 改性盐雾试验方法 本标准已被(美国)国防部的机构所采用。 1范围 1.1本方法为特殊用途的五种改性盐雾试验提出了下述环境条件，以开发的时间顺序列出： 1.1.1附录A1：连续醋酸盐雾试验。 1.1.2附录A2：循环酸性盐雾试验。 1.1.3附录A3：循环酸性海水试验(SWAAT)。 1.1.4附录A4：循环SO2盐雾试验。 1.1.5附录A5：稀电解液喷雾和干燥循环试验。 1.2对具体的产品，本方法并没有规定所用的改性类型、试验样品或暴露周期，也没有规定对结果的解释。 1.3本方法没有涉及所有的安全问题，如在使用中涉及安全问题，使用本方法的人员有责任在使用前采用适当的安全和保健措施，制定合适的限止范围。 2参考资料 2.1 ASTM标准： B117盐雾试验方法 D609用于涂料、上光涂、改性漆和有关涂装产品试验的冷轧钢试片的制备方法 D1141人造海水规范 D1193试剂级水的规范 D1654试验后涂层和涂装试样的评价方法 E70使用玻璃电极的水溶液pH值测定法 3意义和用途 3.1本方法适用于黑色金属及有色金属；也适用于有机和无机涂层。当需要采用与B117方法的盐雾试验不同的或更多的腐蚀环境的时候，本方法所介绍的改性方法是有用的。 4设备 4.1试验箱：
4.1.1用于盐雾试验的设备包括一个喷雾箱，一个盐液槽，合适的电源，可调节的合适的压缩空气，一个或几个雾化喷嘴，试样支架，试验箱加热装置。设备的大小及详细结构是可选择的，但应能提供本方法所要求的环境。所用的材料应不影响喷雾的腐蚀作用。能满足这些环境的合适设备是ASTM/B117附录A1所述的设备，再按本方法各附录的介绍进行必要的改进。 4.1.2设计的设备，应使凝聚在试验箱顶上的液滴不落在试验中的样品上。不能将从试样上滴下的溶液回收到盐液槽中重新用于喷雾。 4.1.3试验箱应装有一个或者多个时间控制器，用于周期性的喷雾和定期的输入压缩空气。 4.2压缩空气源： 4.2.1确保传送到一个或几个喷嘴去雾化盐溶液的压缩空气无油和污物，并保持压力为69kPa～172kPa(10psi～25psi)。 注1：通过一个水洗塔或通过至少长610mm的如石棉、云母，羊毛纤维或活性氧化铝等合适的洗涤材料，可以除去油和污物。 4.2.2饱和塔(水泡塔)的温度，随使用的试验方法的不同而不同。 4.3盐雾箱的条件： 4.3.1温度—暴露区的温度随使用的试验方法的不同而不同。不同的方法推荐的暴露区温度见附录。记录试验箱关闭时的温度，一天最少两次，每次至少相隔7小时(除周末和节假日之外，因此时盐雾试验没有因为放置暴露试样、重新放试样、取出试样或者检查，和补充储液槽溶液而中断)。 注2：记录温度合适的方法是使用连续记录温度的设备或从设备外面能读出的温度表。在关闭试验箱时记录温度，可以避免由于开箱时湿球影响引起的不可靠的低的读数。 4.3.2,喷雾和盐雾量—在暴露区内至少放置两个干净的盐雾收集器，并使其不收集从试验样品上落下的溶液，或者任何别的水源。把收集器放在接近试验样品的位置，一个放在靠近喷嘴的地方，另一个放在远离喷嘴的地方。确保在最少16小时连续喷雾时，在收集器的水平面积80cm2上，每小时每个收集器收集的溶液在1.0～2.0mL之间。注3:合适的收集器可用导管完全插入到有刻度的量筒里，且用塞子塞好的玻璃漏斗，或者定型的圆形容器。漏斗或圆形容器的直径为100mm，面积约 80cm2. 4.3.3,控制或阻隔喷嘴或几个喷嘴，使盐雾不直接喷到试验样品上。 5试验样品 5.1根据受试材料或产品的规范，或者依据买卖双方共同的协议，规定使用的试验样品的型号和数量，及评定试样结果的准则。 5.2准备试验样品： 5.2.1清洗金属的和有金属覆盖层的样品，清洗方法应根据样品表面和沾染物的性质来选择，但清洗时不能使用除纯氧化镁软膏外的研磨剂，也不能使用会产生腐蚀或保护膜的溶剂。使用硝酸溶液对不锈钢试样进行清洗或钝化时，须经买卖双方同意方可进行。应注意清洗后的试样不要由于多余的操作或粗心大意，而使表面重新污染。 5.2.2涂料及其它有机涂层试样应根据试验材料的适用规范来制备或按买卖双方同意的方法制备。否则，试样用钢应符合ASTM/D609的要求，并按照D609有关程序来制备涂装试样。
不锈钢酸洗钝化原理和钝化的方法与工艺
不锈钢酸洗钝化原理和钝化的方法与工 艺 1．不锈钢酸洗钝化的必要性: 奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较好的低温性能及优良的机械与加上r生能。因此广泛用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的在于防腐防锈。不锈钢的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀。工程上通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐蚀潜力发挥得更大。在不锈钢设备与部件在成形、组装、焊接、焊缝检查(如探伤、耐压试验)及施工标记等过程中带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢设备与部件表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了钢的抗全面腐蚀性能和抗局部腐蚀性能(包括点蚀、缝隙腐蚀)，甚至会导致应力腐蚀破裂。
不锈钢表面清洗、酸洗与钝化，除最大限度提高耐蚀性外，还有防止产品污染与获得美观的作用。在GB 150一1998《钢制压力容器》规定，“有防腐要求的不锈钢及复合钢板制造的容器的表面应进行酸洗钝化”。这一规定是针对石油化工中使用的压力容器而言的，因为这些设备用于直接与腐蚀介质相接触的场合，从保证耐蚀耐蚀性出发，提出酸洗钝化是必要的。对其他工业部门，如并非出于防腐目的，仅基于清洁与美观要求，而采用不锈钢材判·的则无需酸洗钝化。但对不锈钢设备的焊缝还需要进行酸洗钝化。对核工程、某些化工装置及其它使用要求严格的，除酸洗钝化外，还要采用高纯度介质进行最终精细清洗或进行机械、化学与电解抛光等精整处理。 2．不锈钢酸洗钝化原理 不锈钢的抗腐蚀陛能主要是由于表面覆盖着一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜，这层膜1n腐蚀介质隔离，是不锈钢防护
不锈钢钝化的必要性
1．不锈钢酸洗钝化的必要性: 奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较好的低温性能及优良的机械与加上r生能。因此广泛用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的在于防腐防锈。不锈钢的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀。工程上通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐蚀潜力发挥得更大。在不锈钢设备与部件在成形、组装、焊接、焊缝检查(如探伤、耐压试验)及施工标记等过程中带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢设备与部件表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了钢的抗全面腐蚀性能和抗局部腐蚀性能(包括点蚀、缝隙腐蚀)，甚至会导致应力腐蚀破裂。不锈钢表面清洗、酸洗与钝化，除最大限度提高耐蚀性外，还有防止产品污染与获得美观的作用。在GBl50一1998《钢制压力容器》规定，“有防腐要求的不锈钢及复合钢板制造的容器的表面应进行酸洗钝化”。这一规定是针对石油化工中使用的压力容器而言的，因为这些设备用于直接与腐蚀介质相接触的场合，从保证耐蚀耐蚀性出发，提出酸洗钝化是必要的。对其他工业部门，如并非出于防腐目的，仅基于清洁与美观要求，而采用不锈钢材判·的则无需酸洗钝化。但对不锈钢设备的焊缝还需要进行酸洗钝化。对核工程、某些化工装置及其它使用要求严格的，除酸洗钝化外，还要采用高纯度介质进行最终精细清洗或进行机械、化学与电解抛光等精整处理。 2．不锈钢酸洗钝化原理
不锈钢的抗腐蚀陛能主要是由于表面覆盖着一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜，这层膜1n腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是形成扩散的阻挡层，使阳极反应速度大大降低。通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏膜，而在氧化剂(如空气)存在时能保持或修复膜。 不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。通常先要进行彻底清洗，包括碱洗与酸洗，再用氧化剂钝化，才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件，保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使不锈钢表面平均有10μm 厚一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。但更重要的是，通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面富集，这种富铬钝化膜的电位可达+1．0V(SCE)，接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分与结构，从而影响不锈性，如通过电化学改性处理，可使钝化膜具有多层结构，在阻挡层形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃态的氧化膜，使不锈钢能发挥最大的耐蚀性。 国内外学者对不锈钢钝化膜的生成进行了大量研究。以近几年北京科大对316L钢钝化膜光电子能谱(xps)研究为例作简述[1]。不锈钢钝化是表面层由于某种原因溶解与水分子的吸附，在氧化剂的催化作用下，形成氧化物与氢氧化物，并与组成不锈钢的cr、Ni、Mo元素发生转换反
不锈钢表面的酸洗钝化处理
不锈钢表面的酸洗钝化处理 1．不锈钢酸洗钝化的必要性: 奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较好的低温性能及优良的机械与加工性能。因此广泛用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的在于防腐防锈。不锈钢的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀。工程上通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐蚀潜力发挥得更大。在不锈钢设备与部件在成形、组装、焊接、焊缝检查 (如探伤、耐压试验)及施工标记等过程中带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢设备与部件表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了钢的抗全面腐蚀性能和抗局部腐蚀性能(包括点蚀、缝隙腐蚀)，甚至会导致应力腐蚀破裂。 不锈钢表面清洗、酸洗与钝化，除最大限度提高耐蚀性外，还有防止产品污染与获得美观的作用。在 GBl50一1998《钢制压力容器》规定，“有防腐要求的不锈钢及复合钢板制造的容器的表面应进行酸洗钝化”。这一规定是针对石油化工中使用的压力容器而言的，因为这些设备用于直接与腐蚀介质相接触的场合，从保证耐蚀耐蚀性出发，提出酸洗钝化是必要的。对其他工业部门，如并非出于防腐目的，仅基于清洁与美观要求，而采用不锈钢材料的则无需酸洗钝化。但对不锈钢设备的焊缝还需要进行酸洗钝化。对核工程、某些化工装置及其它使用要求严格的，除酸洗钝化外，还要采用高纯度介质进行最终精细清洗或进行机械、化学与电解抛光等精整处理。 2．不锈钢酸洗钝化原理 不锈钢的抗腐蚀性能主要是由于表面覆盖着一层极薄的(约1nm)致密的钝化膜，这层膜1n腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是形成扩散的阻挡层，使阳极反应速度大大降低。通常在有还原剂(如氯离子)情况下倾向于破坏膜，而在氧化剂(如空气)存在时能保持或修复膜。 不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。通常先要进行彻底清洗，包括碱洗与酸洗，再用氧化剂钝化，才能保证钝化膜的完整性与稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造有利条件，保证形成优质的钝化膜。因为通过酸洗使不锈钢表面平均有10μm厚一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。但更重要的是，通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面富集，这种富铬钝化膜的电位可达+1.0V(SCE)，接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分与结构，从而影响不锈性，
ASTM A967-2001 不锈钢零件化学钝化处理的标准规范
Designation:A967–01e1 Standard Speci?cation for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts1 This standard is issued under the?xed designation A967;the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or,in the case of revision,the year of last revision.A number in parentheses indicates the year of last reapproval.A superscript epsilon(e)indicates an editorial change since the last revision or reapproval. e1N OTE—Paragraph3.1.1.5was deleted editorially in April2002.Paragraph10.2was corrected editorially in April2002. 1.Scope 1.1This speci?cation covers several different types of chemical passivation treatments for stainless steel parts.It includes recommendations and precautions for descaling, cleaning,and passivation of stainless steel parts.It includes several alternative tests,with acceptance criteria,for con?rma-tion of effectiveness of such treatments for stainless steel parts. 1.2Practices for the mechanical and chemical treatments of stainless steel surfaces are discussed more thoroughly in Practice A380. 1.3Several alternative chemical treatments are de?ned for passivation of stainless steel parts.Appendix X1gives some nonmandatory information and provides some general guide-lines regarding the selection of passivation treatment appropri-ate to particular grades of stainless steel but makes no recommendations regarding the suitability of any grade,treat-ment,and acceptance criteria for any particular application or class of applications. 1.4The tests in this speci?cation are intended to con?rm the effectiveness of passivation,particularly with regard to the removal of free iron and other exogenous matter.These tests include the following practices: 1.4.1Practice A—Water Immersion Test, 1.4.2Practice B—High Humidity Test, 1.4.3Practice C—Salt Spray Test, 1.4.4Practice D—Copper Sulfate Test, 1.4.5Practice E—Potassium Ferricyanide–Nitric Acid Test, and 1.4.6Practice F—Free Iron Test. 1.5The values stated in inch-pound units are to be regarded as the standard.The SI units given in parentheses are for information only. 1.6The following precautionary caveat pertains only to the test method portions,Sections14through18of this speci?ca-tion:This standard does not purport to address all of the safety concerns,if any,associated with its use.It is the responsibility of the user of this standard to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of regulatory limitations prior to use. 2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards: A380Practice for Cleaning,Descaling,and Depassivation of Stainless Steel Parts,Equipment,and Systems2 B117Practice for Operating Salt Spray(Fog)Apparatus3 B254Practice for Preparation of and Electroplating on Stainless Steel4 2.2Federal Speci?cation: QQ-P-35C Passivation Treatments for Corrosion-Resistant Steels5 3.Terminology 3.1De?nition of Term Speci?c to This Standard—It is necessary to de?ne which of the several commonly used de?nitions of the term passivation will be used in this speci?cation.(See Discussion.) 3.1.1Discussion—Stainless steels are autopassivating in the sense that the protective passive?lm is formed spontaneously on exposure to air or moisture.The presence of exogenous surface contamination,including dirt,grease,free iron from contact with steel tooling,and so forth,may interfere with the formation of the passive?lm.The cleaning of these contami-nants from the stainless steel surface will facilitate the spon-taneous passivation by allowing the oxygen uniform access to the surface.The passive?lm may be augmented by chemical treatments that provide an oxidizing environment for the stainless steel surface. 3.1.1.1In this speci?cation,passivation,unless otherwise speci?ed,is de?ned as the chemical treatment of a stainless steel with a mild oxidant,such as a nitric acid solution,for the purpose of the removal of free iron or other foreign matter,but which is generally not effective in removal of heat tint or oxide scale on stainless steel.In the case of stainless steels with additions of sulfur for the purpose of improved machinability, 1This speci?cation is under the jurisdiction of ASTM Committee A01on Steel, Stainless Steel,and Related Alloys and is the direct responsibility of Subcommittee A01.14on Methods of Corrosion Testing. Current edition approved Oct.10,2001.Published December2001.Originally published as A967–https://www.360docs.net/doc/8418171350.html,st previoius edition A967–99. 2Annual Book of ASTM Standards,V ol01.03. 3Annual Book of ASTM Standards,V ol03.02. 4Annual Book of ASTM Standards,V ol02.05. 5Available from Superintendent of Documents,https://www.360docs.net/doc/8418171350.html,ernment Printing Office,Washington,DC20402. 1 Copyright?ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA19428-2959,United States.
不锈钢钝化处理标准
E D C B A FIRST ISSUE 12/09/2008 SC SC Rev NATURE OF REVISION DATE MADE APPROVED SHOUGANG JINGTANG United Iron & Steel Co., Ltd. Seawater Desalination Project Phase I-2 2 x 7 T/E 12500 Contract N° JTHD-JS-01 Name Date Visa Made CHARLES 12/09/08 Checked CHARLES 12/09/08 Approved CHARLES 12/09/08 20-22, RUE DE CLICHY 75009 PARIS ' 33 (0) 1 49 95 76 76 – 7 33 (0) 1 49 95 76 95 e-mail : sidem-paris@https://www.360docs.net/doc/8418171350.html, DENOMINATION PAGE 1/8 FORMAT A4 SPECIFICATION FOR STAINLESS STEEL PASSIVATION TREATMENT 084020 – 0000H407 REV. This document is SIDEM property it cannot be used, reproduced, transmitted and/or disclosed, without prior written permission. Original document n° : 541001 08005-KS-0024-00.doc
不锈钢钝化
不锈钢钝化 什么是钝化？钝化过程是什么样的？怎么样钝化？ 工作原理是什么？不锈钢部件加工后怎么钝化？ 什么是钝化？ 回答这个问题前我们得先知道什么是不锈钢？ 不锈钢具有天然的耐腐蚀性能，这可能意味着它们的钝化是不必要的，但不锈钢并非完全不受腐蚀。不锈钢的抗腐蚀性能主要来源于铬的组成成分。. 铬接触空气（氧），在不锈钢表面形成一层很薄的氧化铬薄膜。材料中的铬使不锈钢具有耐腐蚀性能是因为氧化铬（是不锈钢中的铬可以被空气钝化形成的）。 在理想的条件下，纯净的，清洁的不锈钢暴露在大气中与氧气接触，形成一个氧化铬薄层，这个薄层可以保护不锈钢不被腐蚀。 在现实普通情况下，制造环境中的杂质，不锈钢中加入硫化物等来提高机械加工性能，或则加工过程产生的铁颗粒可能粘附在不锈钢部件的表面，这些都可能破坏不锈钢表面氧化铬薄层的形成，因此，不锈钢表面的这些污染物需要移除。这些去除污染物和形成氧化层的过程叫做钝化。 钝化是一种非电解过程，通常使用硝酸或柠檬酸，从表面除去游离铁，形成惰性、保护性的氧化层，进而使不锈钢因缺乏铁与大气反应而变得更耐锈。 不锈钢钝化工艺从化学上去除了这些游离铁，形成了被动氧化物“膜”层，进一步提高了耐蚀性。当接触空气（氧气）时，处于钝化状态的不锈钢会形成化学上不活泼或惰性的氧化铬表面。根据ASTM A380&A967的钝化描述，钝化是通过化学溶解从不锈钢表面去除外源铁或铁化合物，最典型的方法是用酸性溶液去除表面污染，但不会对不锈钢本身产生重大影响ASTM A380 关于钝化的更多描述“”用温和氧化剂如硝酸溶液对不锈钢进行化学处理，目的是加强保护被动薄膜的自发形成。 因此，一种“温和氧化剂”，如硝酸或柠檬酸（矿物或有机酸溶液），可以从不锈钢表面去除多余的铁和相关污染物，并可以在暴露空气中时形成铬氧化层，从而使不锈钢具有抗腐蚀性能。 钝化过程是怎么样的？ .有许多钝化规范（ASTM A967,AMS2700,ASTM A 380）用于指导如何对不锈钢,钛和其他材料进行钝化，其中一些如下：通常所有规范都是：清洗表面免受上面列出的任何污染物的污染，通过浸泡在酸浴中进行化学处理（通常为硝酸或柠檬酸），并测试新钝化的不锈钢表面，以确保工艺步骤。这种化学处理只会预示/加速当物质暴露在大气中的氧气中时自然发生的过程，他会使钝化层比正常情况下形成速度更快，更厚。一些规范要求在酸性槽溶液
不锈钢工件焊接后酸洗钝化处理须知
不锈钢工件焊接后酸洗钝化处理须知(2006/09/21 15:01) 目录：不锈钢知识 浏览字体：大中小随着国内产业的显著发展，在从化工机械、储罐型等制品的各种产业领域中，不锈钢的需求都在逐年增加。 产品进货后，净化不锈钢结构件和工件表面的酸洗剂是不可缺少的。本文介绍焊接后不锈钢工件酸洗处理的注意事项。 2.不锈钢铁鳞的清理 不锈钢在热加工、热处理、焊接和切断时，由于某些化学反应产生黑色氧化皮。如果对其放任不管，就会渐渐地从工件表面开始腐蚀，不久便会波及工件深部，导致其耐久性明显下降，因此，原则上应完全清除氧化皮，这是不锈钢作业上一道很重要的工序。清除氧化皮的方法有酸洗剂化学法和切削、喷丸、研磨等机械法。从与不锈钢钝化处理的关系上看，化学处理法是最合理的，其用法有两种。 2.1 涂敷用酸洗剂(膏状) 对于化工机械、储罐、装置等大型结构件，使用涂敷酸冼剂是最好的处理方法。其实施需要一定的专业知识。 涂敷酸洗剂之前，务必进行预处理，即完全清除飞溅防止剂的残存皮膜、油脂、涂料、万能笔、聚氯乙烯绝缘带、泥等粘着物，然后用肥皂水清洗表面。如果要求表面加工美观，必须细心操作。 涂敷酸洗剂应使用柔软的尼龙刷等，涂得厚一些，以便不锈钢结构件表面能适度均匀地发生化学反应。为防止刷痕，使结构件美观，应进行预处理，且酸洗剂应涂抹两次。 氧化皮溶解后，如用水冲洗，务必用刷帚或尼龙刷轻轻擦净，完全洗掉溶解的氧化皮、金属
盐类等附着物。水洗不彻底或用布擦得不干净，有时也会再度发生红锈，引起孔蚀，应绝对加以避免。用高压清洗器水洗最为理想(水压30kg以上)。 不锈钢结构物表面，应尽可能避免偏酸洗。涂敷和未涂敷酸洗剂的部分有明显的区别，花纹很不美观。 夏季酸洗作业非常困难。温度高的不锈钢结构物表面涂敷酸洗剂后会很快干掉而失去除锈效果。由于反应不完全大多发生刷痕。酸洗作业应注意避免直射目光。涂敷酸洗剂之前，应先将结构物表面浇水冷却。为防止清理不彻底，酸洗剂应反复涂敷。 2.2浸渍用酸洗剂(液状) 清除退火、淬火、铸造不锈钢表面上的极厚氧化皮时，工件一浸渍到酸洗液中，乌黑的氧化皮就会完全溶解，呈现出不锈钢美丽的银白色表面。浸渍处理法是一种最理想、有效和经济的方法。浸渍用酸洗剂的特点是： 不锈钢工件整个表面可同时发生均匀的化学反应，根本不会发生刷痕等现象。 小型工件等可节省涂敷时间。 旧不锈钢制品可经过浸渍再生成新品。 浸渍液变成老化废液之前，可连续多次使用。 3. 酸洗作业注意事项 无论是使用涂敷酸洗剂或是浸渍酸洗剂，最重要的是酸洗处理后务必用水洗掉溶解的氧化皮和酸洗剂的残留物。如果水洗不彻底，工件表面残存大量的酸成分，附着空气的铁分，24小时左右就会发生红锈。如果放任不管，腐蚀渐渐扩大，有时也会发展成为孔蚀。 储罐等结构物一旦发生孔蚀，不但有损于储藏效果，有时也会酿成重大事故，应进行彻底修补。孔蚀就是因局部集中腐蚀的扩展而发生众多小孔。
表面钝化处理工艺
表面钝化处理工艺-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
钝化是将金属置于亚硝酸盐、硝酸盐、铬酸盐或重铬酸盐溶液中处理，使金属表面生成一层铬酸盐钝化膜的过程。常作为锌、镉镀层的后处理，提高镀层的耐蚀性；有色金属的防护；提高漆膜的附着力等。 铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了，碳钢通常很容易生锈，若在钢中加入适量的Ni、Cr，就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。 金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如电镀和化学电源等。 金属是如何钝化的呢其钝化机理是怎样的首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化，化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。化学钝化时，加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值，不然不但不会导致钝态，反将引起金属更快的溶解。 金属表面的钝化膜是什么结构，是独立相膜还是吸附性膜呢目前主要有两种学说，即成相膜理论和吸附理论。成相膜理论认为，当金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上，可看到成相膜的存在，并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂，小心地溶解除去膜下的金属，就可分离出能看见的钝化膜，钝化膜是怎样形成的当金属阳极溶解时，其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面，溶解下来的金属离子因扩散速度不够快（溶解速度快）而有所积累。另一方面，界面层中的氢离子也要向阴极迁移，溶液中的负离子（包括OH-）向阳极迁移。结果，阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。随着电解反应的延续，处于紧邻阳极界面的溶液层中，电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。于是，溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在金属表面并形成一层不溶性膜，这膜往往很疏松，它还不足以直接导致金属的钝化，而只能阻碍金属的溶解，但电极表面被它覆盖了，溶液和金属的接触面积大为缩小。于是，就要增大电极的电流密度，电极的电位会变得更正。这就有可能引起OH-离子在电极上放电，其产物（如OH-）又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成（如铁之Fe2O3），但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。 吸附理论认为，金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化，而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子（如O2-或OH-）的吸附层也就足以引起钝化了。这吸附层虽只有单分子层厚薄，但由于氧在金属表面
不锈钢生锈及钝化防锈的原理
不锈钢的生锈及钝化防锈 不锈钢的防锈原理 不锈钢的耐腐蚀性主要是因为在钢中添加了较高含量的Cr元素，Cr元素易于氧化，能在钢的表面迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电和在氧化介质中的耐蚀性发生突变性提高，不锈钢的耐腐蚀性能主要依靠表面覆盖的这一层极薄的(约1mm)致密的钝化膜，这层钝化膜与腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障，如果钝化膜不完整或有缺陷被破坏，不锈钢仍会被腐蚀。不锈钢也会锈不锈钢板材、设备及附件的吊运、装配、焊接、焊缝检查(如着色探伤、耐压实验)及加工过程中带来的表面油污、划伤、铁锈、杂质、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等，这些物质影响了不锈钢表面质量，破坏了其表面钝化膜，降低了表面耐蚀性，还易与以后接触的化学品中的腐蚀介质共同作用，引发点蚀、晶间腐蚀、甚至会导致应力腐蚀开裂。 酸洗钝化原理 在GBl50—1998《钢制压力容器》中规定“有防腐要求的不锈钢制造的容器表面应进行酸洗钝化。”不锈钢化学品容器还由于载运多种不同的化学品，对防止货品污染有很高的要求，而国产不锈钢板表面质量相对较差．通常应对不锈钢板、设备、附件进行机械、化学或电解抛光等精整处理后再清洗、酸洗钝化，使不锈钢具有更强的耐蚀力。 不锈钢化学品容器在营运中通常有使用水清洗的工序，如使用海水的话，海水中富含氯离子，对钝化膜有较大的腐蚀作用，工况恶劣．进行酸洗钝化更是不可缺少。 不锈钢钝化膜具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是在形成扩散的保护层，通常在有还原剂(如氯离子)的情况下倾向于破坏钝化膜，而在氧化剂(如空气)存在时能保护和修复钝化膜。不锈钢放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善，通过酸洗使不锈钢表面平均有厚度为10u m的一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其他部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，更重要的是，通过酸洗钝化，使铁及铁的氧化物比铬和铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，使不锈钢表面富铬，在氧化剂钝化作用下使表面产生完整稳定的钝化膜，这种富铬钝化膜的电位可达+1.0V(SCE)，接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。 酸洗钝化方式根据操作方式不同，不锈钢酸洗钝化处理主要有浸渍法、膏剂法、涂刷法、喷淋法、循环法、电化学法等6种方法。 一、浸渍法。不锈钢管线、弯头、小件等最适用该法．且处理效果最好。因为处理件可充分浸泡在酸洗钝化液中，表面反应完全、钝化成膜致密均匀。该法适合连续批量作业，但需随溶液反应浓度降低而不断补充新液。其缺点是受酸槽形状及容量的限制，不适合大容量设备及形状过长过宽的管线；长期不用会因溶液挥发等原因而效果下降，需要专用场地、酸池及加热设备。 二、膏剂法。不锈钢酸洗钝化膏目前已在国内广泛使用并有系列产品供应，手工操作，适合现场施工，对不锈钢化学品容器焊缝处理、焊接变色、拐角死角、扶梯背面及大面积的涂抹钝化都适用。
不锈钢酸洗钝化工艺规程
目录 1内容与适用范围 (2) 1.1主题内容 (2) 1.2适用范围 (2) 2引用文件 (2) 3酸洗、钝化工艺 (2) 3.1酸洗、钝化前的预处理 (2) 3.1.1 酸洗材料 (2) 3.1.2 钝化处理的准备 (2) 3.2酸洗钝化操作 (3) 3.2.1 酸洗 (3) 3.2.2钝化 (3) 3.2.2清洗 (3) 4检验 (3) 4.1 外观检验 (3) 4.2 残液检验 (4) 4.3 钝化膜致密性检验 (4) 4.4 检验钝化表面碳钢微粒 (4) 5记录 (4)
1内容与适用范围 1.1主题内容 本规程规定了不锈钢容器（包括零部件）表面油污、锈渍的清理、酸洗及钝化的要求、方法和注意事项。 1.2适用范围 本规程适用于镍奥氏体不锈钢容器的酸洗钝化处理。 2引用文件 以下引用标准、文件应为最新版本。当本规程与新标准、文件内容冲突时，冲突部分按最新标准、文件相应规定内容执行。 ASTM A967 不锈钢部件化学钝化处理标准 ASTM A380 不锈钢零件、设备和系统的清洗和除垢 RCC-M 法国核电厂设计和建造规则（第8册 F篇F6534） 3酸洗、钝化工艺 3.1酸洗、钝化前的预处理 3.1.1 酸洗材料 3.1.1.1用于钝化处理的化学物质必须能产生符合该标准中一种或多种要求的钝化表层。根据测试用不锈钢的大小和数量，注意所选化学物质的计量、浓度、纯净度及化学反应的温度。 3.1.1.2操作员必须记录钝化溶液的浓度和温度以此证明处理每批不锈钢都需要特定的钝化环境。操作者禁止泄漏专利化学混合物的精确成份，但是必须对混合物质做唯一的区别标记以便下次使用时精确无误。 3.1.1.3操作者负责安全处理化学处理过程中产生的所有物质。 3.1.2 钝化处理的准备 3.1.2.1钝化处理前的预处理方法和过程，包括除锈和酸浸的机械和化学处理方法是否单独使用或者两者结合使用，必须符合实验ASTM A380的要求。 3.1.2.2初加工过的不锈钢表面无油渍、油脂、锈斑、斑点及其他异物。
不锈钢酸洗与钝化处理规范
不锈钢酸洗与钝化处理规范 1前言 不锈钢设备由于接触到腐蚀性介质，会造成设备表面有明显的腐蚀痕迹及颜色不均匀的斑痕，因此对不锈钢设备表面的处理尤为关键，不锈钢设备表面的钝化处理就是一个重要环节。设备表面钝化膜形成不完善，与铁离子接触造成污染，在使用过程中就会出现锈蚀现象，造成运行介质指标变化等。下面就奥氏体不锈钢设备表面的酸洗钝化处理原理及实际操作的常规工艺过程谈一些看法，以供有关人员参考。 2 概述 奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，而且还有良好的冷热加工性能，因此被广泛地用于制造各类具有防腐蚀要求的压力容器，奥氏体不锈钢表面的钝化膜，对其耐腐蚀有很大影响。奥氏体不锈钢的钝化膜主要是通过对其表面进行酸洗钝化处理得来的。 3 酸洗钝化的原理 3.1钝化：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。 其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能牢固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相
存在，通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解。奥氏体不锈钢经氧化性介质处理后其表面能形成满足上述要求的钝 化膜，但该钝化膜在起活化作用的Cl-、Br-、F-等卤素离子作用下，极易受到破坏。这也就是虽经酸洗钝化处理的奥氏体不锈钢压力容器在进行水压试验后若不能将水渍除干净，但应控制水的Cl-含量不超过25ppm的原因之一。另外并非任何金属的氧化膜都可视作钝化膜，如碳钢在高温氧化后形成的氧化膜由于不能满足牢固地附在金属表 面的要求而不能充作钝化膜。 3.2 对于奥氏体不锈钢一般采用氧化性强的以硝酸为主剂的溶 液来进行处理，为确保钝化处理的效果，在钝化前先对被钝化表面进行酸洗处理。整个处理过程就称为酸洗钝化处理，简称酸洗钝化。 4 酸洗液、钝化液及酸洗膏配方 酸洗液：20%硝酸+5%氢氟酸+75%水 钝化液：5%硝酸+2%重铬酸钾十93%水 酸洗钝化液(二合一)：20%硝酸+10%氢氟酸+70%水 酸洗钝化膏(二合一)配方：盐酸20毫升，水100毫升，硝酸30毫升，澎润土150克搅拌成糊状。 5 酸洗钝化处理的常规工艺过程