不銹鋼的酸洗和鈍化雖然不屬于真正意義上的熱處理，但是，可視為不銹鋼熱處理的預(yù)處理和后處理過程，是保證不銹鋼質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。下面金利恒旺就為您講解一下不銹鋼酸洗鈍化的原理，配方和操作方法。

一、不銹鋼的酸洗

不銹鋼在生產(chǎn)制造過程中，尤其在熱加工生產(chǎn)過程中，如鑄造、鍛造、熱軋、熱處理、焊接等，在無保護(hù)條件下加熱和保溫，會(huì)在工件表面生成不同程度的氧化物，嚴(yán)重的是氧化皮，輕微的有氧化膜。這些氧化物中依鋼種不同，含有鐵、鉻、鎳、鉬、碳等元素。常見的有FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、Cr₂O₃、NiO、SiO₂等，這些氧化物不僅對工件外觀產(chǎn)生影響，還會(huì)影響后序加工，降低耐腐蝕性能，表面氧化層與基體的密度和熱膨脹系數(shù)不同，還會(huì)使工件表面存在應(yīng)力等。所以，不銹鋼表面的氧化物應(yīng)予以去除。依據(jù)不同的情況，可采用機(jī)械法、噴沙、酸洗等方法去除不銹鋼表面的氧化物。下面主要介紹不銹鋼的酸洗。

1．酸洗的基本原理

目前，常見的酸洗用酸有硫酸(H₂?SO₄)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO₃)、氫氟酸(HF)等。根據(jù)不同的情況，有多種配方。除加入某些酸外，還有的應(yīng)加入緩蝕劑等。以鹽酸為例說明酸洗的原理。

FeO+ 2HCl═══FeCl₂+H₂O

Fe₃O₄+8HCl═══2FeCl₃+ FeCl₂+4H₂O

Fe₂O₃+6HCl═══2FeCl₃+3H₂O

Fe+2HCl═══FeCl₂+H₂↑

前三個(gè)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果是使鐵的氧化物與酸作用，生成可溶于水的鹽類(FeCl₃和FeCl₂)，而最后一個(gè)反應(yīng)的結(jié)果是酸與基體作用產(chǎn)生氫氣(H₂)，氫氣生成在鋼的基體與氧化物之間，可促使氧化物與鋼的基體分離而剝落。

硝酸除有去除氧化物的作用外，還會(huì)起到生成鈍化膜的作用。

氫氟酸只適用于奧氏體不銹鋼的酸洗，不適用于馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的酸洗。

2．不銹鋼酸洗的常見酸洗液配方

不銹鋼的酸洗，應(yīng)依據(jù)不銹鋼種類的不同及氧化物的形態(tài)，采用不同的酸洗液。下面介紹幾種常見的不銹鋼酸洗液成分配方。

①鹽酸—硝酸—?dú)浞崛芤?低濃度型)。

鹽酸(HCl，比重1.19): 50mL/L

硝酸(HNO₃，濃度65%): 95mL/L

氫氟酸(HF，濃度40%): 22mL/L

六次甲基四胺［(CH₂)₆?N₄］: 2g/L

水(H₂?O)余量

使用溫度:＜40℃

酸洗時(shí)間: 3～10min

加入六次甲基四胺可起到緩蝕的作用。

適用于經(jīng)過熱壓、焊接加工，有較厚氧化層的不銹鋼件的酸洗。但不適用于馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼。

②鹽酸—硝酸—?dú)浞崛芤?高濃度型)。

鹽酸(HCl，比重1.19): 100mL

硝酸(HNO₃濃度65%): 100mL

氫氟酸(HF濃度40%): 50～60mL

水(H₂?O): 50mL

使用溫度: 15～40℃

酸洗時(shí)間: 0.3～0.5min

這個(gè)溶液酸的比例較高，無緩蝕劑，所以作用比較強(qiáng)烈，適用于鑄造不銹鋼的酸洗。因?yàn)椴讳P鋼鑄件表面的氧化物中含有氧化硅、氧化鉻、氧化鎳等，在強(qiáng)酸溶液的作用下可以很好地起到清理的作用。

③鹽酸—硫酸溶液。

鹽酸(HCl，比重1.19): 300mL/L

硫酸(H₂?SO₄，比重1.84): 210mL/L

乙醇(C₂?H₅?OH): 120mL/L

六次甲基四胺［(CH₂)₆?N₄］: 2～3g/L

雙氧水(30% H₂?O₂): 260mL/L

水(H₂O):余量

使用溫度: 15～30℃

酸洗時(shí)間: 3～5min

適用于不銹鋼表面存在一層薄而致密的氧化物膜的酸洗。溶液中含有硫酸和鹽酸，所以比單一酸的酸洗效果好。加入六次甲基四胺可起到緩蝕的作用，加入雙氧水有利于氧化膜的溶解和去除。乙醇的作用是穩(wěn)定雙氧水，使其充分發(fā)揮作用。

④對于含鉻量較低的Cr13型馬氏體不銹鋼，氧化物中主要含有鉻的氧化物，這種氧化物是酸性的，而且比奧氏體不銹鋼產(chǎn)生的氧化層更厚，所以，有的采用硫酸—鹽酸預(yù)酸洗，再用稀硝酸清洗的雙重工序。

a．預(yù)酸洗。

硫酸(H₂?SO₄，比重1.84): 27mL/L

鹽酸(HCl、比重1.19): 310mL/L

六次甲基四胺［(CH₂)₆?N₄］: 3～5g/L

水(H₂?O):余量

使用溫度:室溫

酸洗時(shí)間: 15～30min

此溶液中含有緩蝕劑，且鹽酸的比例較大，對氧化物的去除作用較強(qiáng)，可有效地疏松鋼表面的氧化物。

b．漂白酸洗。

硝酸(HNO₃，比重1.55): 60mL/L

水(H₂O):余量

使用溫度:室溫～50℃

通過漂白酸洗，可以使反應(yīng)物較容易地從工件表面除去。

硝酸是一種很強(qiáng)的氧化性酸，在反應(yīng)過程中放出的氧原子使不銹鋼表面重新形成三氧化二鉻(Cr₂O₃)薄膜，使工件表面潔凈且提高其耐蝕性能。從漂白酸洗的原理和結(jié)果可見，這實(shí)際上是一個(gè)不銹鋼的鈍化過程。

3．不銹鋼酸洗應(yīng)注意的問題

①酸洗液的選擇。為保證對不銹鋼表面氧化物的酸洗效果，減少酸洗后的副作用，應(yīng)根據(jù)不銹鋼的種類和氧化的程度、酸洗的主要目的等合理選擇酸洗液。

對于馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼，不要采用含氫氟酸成分的酸洗溶液，以防過腐蝕，可選擇含有緩蝕劑(六次甲基四胺等)的酸洗液，可減小或防止過腐蝕的產(chǎn)生。

對于需清除嚴(yán)重的、厚層氧化物時(shí)，可采用濃度較大的酸液，反之采用濃度較小的酸液。

如果初次采取不銹鋼酸洗工藝方法，最好先進(jìn)行試驗(yàn)對比，以確定最合適的酸洗方法。

②這里只著重介紹了不銹鋼酸洗的情況，在實(shí)際酸洗操作中，還應(yīng)在酸洗前對工件表面進(jìn)行清理、水洗除油等程序，在酸洗后還應(yīng)進(jìn)行水洗，甚至進(jìn)行中和處理等，以保證酸洗后的工件表面無殘留酸液或其他有礙工件表面質(zhì)量的殘留物。

③酸洗不是對任何不銹鋼、任何狀態(tài)都適用的。比如，經(jīng)淬火硬化的不銹鋼，淬火－回火的馬氏體不銹鋼，經(jīng)氮化處理的不銹鋼，經(jīng)過耐磨堆焊的不銹鋼，帶細(xì)小孔洞的不銹鋼(酸洗液可能滯留孔洞中造成以后的腐蝕)等狀態(tài)均不適合采用酸洗。

④不銹鋼在酸洗過程中，會(huì)有一定量的氫原子吸附在金屬基體內(nèi)，易形成氫脆現(xiàn)象，所以，對于高強(qiáng)度不銹鋼或有特殊要求時(shí)，在酸洗后應(yīng)采取除氫處理。

⑤各類酸均有較強(qiáng)的腐蝕性和揮發(fā)性，所以，在配制酸洗液和使用時(shí)，均應(yīng)注意執(zhí)行操作程序和采取安全防護(hù)措施，以保證人身和設(shè)備的安全。

二、不銹鋼的鈍化

不銹鋼及其制品在生產(chǎn)、加工、熱處理及包裝運(yùn)輸過程中，都有可能破壞表面的鈍化膜，從而降低不銹鋼的耐點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、磨耗腐蝕的能力。特別是用在極其重要設(shè)備上的不銹鋼零件，要嚴(yán)格保持表面的純凈度，防止污染。這些問題都可以用鈍化來解決。鈍化的目的是在不銹鋼及其零件表面形成均勻的、致密的鈍化膜。

1．不銹鋼鈍化機(jī)理及影響因素

不銹鋼鈍化理論有薄膜理論和吸附理論。薄膜理論認(rèn)為是金屬與介質(zhì)作用，生成很薄的保護(hù)膜;吸附理論認(rèn)為是離子吸附所引起的金屬表面化學(xué)活潑性減少。薄膜或吸附層的存在，阻礙了腐蝕過程的進(jìn)行，提高了金屬的化學(xué)穩(wěn)定性。在合金元素中，鉻、鎳都是可鈍化性強(qiáng)的元素，所以，不銹鋼，特別是鉻含量、鎳含量越高的不銹鋼可鈍化性越強(qiáng)。具有單相組織的奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼，因組織單一且均勻，可鈍化性強(qiáng)。馬氏體不銹鋼熱處理強(qiáng)化后具有多相組織，可鈍化性差。

2．不銹鋼常見鈍化方法及化學(xué)法鈍化工藝

不銹鋼鈍化的方法很多，有化學(xué)法鈍化和電化學(xué)法鈍化方法，還有比較簡單的常溫自然鈍化法、高溫鈍化法等?；瘜W(xué)法鈍化又依采用鈍化介質(zhì)的不同，分為硝酸型介質(zhì)鈍化法、硫酸型介質(zhì)鈍化法、雙氧水型介質(zhì)鈍化法及堿液型介質(zhì)鈍化法等。

(1)硝酸型介質(zhì)鈍化。目前，企業(yè)較普遍采用的是硝酸型化學(xué)鈍化法。采用硝酸溶液的原因是因?yàn)橄跛崾菑?qiáng)氧化性酸，與不銹鋼反應(yīng)后，可形成質(zhì)量優(yōu)良的含鉻元素的氧化膜。

不同國家、不同企業(yè)選用的硝酸溶液濃度和鈍化時(shí)間、溫度等條件略有區(qū)別。下面介紹其中兩種。

①硝酸型介質(zhì)鈍化。

硝酸(HNO₃，濃度70%): 10%～20%(按容積)

水(H₂?O):其余

使用溫度: 20～50℃

浸泡時(shí)間: 10～30min

這是比較通用的鈍化方法，特別適用于含鉻量≥17%的不銹鋼。

②硝酸－重鉻酸鹽型介質(zhì)鈍化。

硝酸(HNO₃，濃度70%): 20%～30%(按容積)

重鉻酸鈉(Na₂?Cr₂?O₇·2H₂?O): 2%(按重量)

水(H₂O):其余

使用溫度: 20～50℃

浸泡時(shí)間: 10～30min

在硝酸溶液中加入重鉻酸鹽可增強(qiáng)鈍化能力，適用于含鉻量＜17%的各種不銹鋼，但不適用于易切削的高硫、高硒不銹鋼。易切削不銹鋼鈍化時(shí)，上述配方中的硝酸比例應(yīng)提高至40%(按容積)。

(2)堿性溶液鈍化。Cr13型的馬氏體不銹鋼耐腐蝕性較差，用酸性鈍化液難以取得好的效果，可以用堿性溶液鈍化。

氫氧化鈉(NaOH): 14%(重量比)

磷酸鈉(Na₃?PO₄·12H₂O): 3%(重量比)

亞硝酸鈉(NaNO₂): 2g/L

水(H₂O):其余

使用溫度: 100～110℃

浸泡時(shí)間: 20～30min

3．不銹鋼鈍化應(yīng)注意的問題

(1)為保證不銹鋼的鈍化效果，在鈍化前應(yīng)對工件表面進(jìn)行清理、除油、酸洗，甚至是拋光，使工件顯露出新鮮的金屬基體。

(2)鈍化后的工件最好再進(jìn)行一次補(bǔ)充后處理。

①奧氏體不銹鋼在酸性介質(zhì)鈍化后，最好在1%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行短時(shí)間的中和處理。

②鐵素體不銹鋼鈍化后，應(yīng)在5%(重量比)的重鉻酸鉀(K₂?Cr₂?O₇)中浸泡處理。

③馬氏體不銹鋼鈍化后，可在5%(重量比)的重鉻酸鈉(Na₂?Cr₂O₇)溶液中補(bǔ)充處理，也可在稀氫氧化鈉(NaOH)溶液中進(jìn)行短時(shí)浸泡處理。

(3)不銹鋼鈍化后，應(yīng)注意清理表面，保證表面潔凈。

(4)不銹鋼的鈍化效果、質(zhì)量與鋼種、成分、選用配方、溫度、時(shí)間等因素有關(guān)，大批量首次采用鈍化處理時(shí)，應(yīng)試驗(yàn)后進(jìn)行。

(5)不銹鋼的酸性或堿性鈍化液均具有一定的腐蝕性，在配制和使用時(shí)應(yīng)注意操作安全和防護(hù)。

4．不銹鋼酸洗與鈍化的解說

從上述內(nèi)容可知，不銹鋼的酸洗和鈍化都是保證和提高不銹鋼質(zhì)量(主要是表面質(zhì)量)的主要手段，二者之間有聯(lián)系又互為補(bǔ)充和制約。

酸洗是以清理工件表面，便于后續(xù)加工或還要進(jìn)行的其他處理為目的，是要去除工件表面的氧化物，活化表面金屬的過程，也是不銹鋼鈍化處理前的預(yù)處理過程。而經(jīng)過活化的不銹鋼最終還要采取鈍化處理。

鈍化是以提高不銹鋼表面的耐腐蝕性能為主要目的，是在工件表面形成氧化膜的過程，是鈍化表面金屬的過程。鈍化前要采用酸洗處理作為預(yù)處理，而經(jīng)過酸洗的不銹鋼一般還要進(jìn)行最后的鈍化處理。

某些情況下，在一種介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)兩種處理的效果，比如，在硝酸鈍化溶液中加入氫氟酸后，此種溶液便具有先浸蝕氧化物再進(jìn)行鈍化的作用。