一種不銹鋼表面處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于不銹鋼表面處理技術領域，具體涉及一種不銹鋼表面的鈍化處理 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業(yè)領域的不斷發(fā)展，不銹鋼零部件的使用環(huán)境越來越苛刻，比如在海洋氣 候環(huán)境下使用的不銹鋼零部件就需要較高的耐蝕性。而影響不銹鋼耐蝕性的主要因素包括 表面粗糙度、清潔度、鈍化膜質量等。要提高不銹鋼表面的耐腐蝕性能，目前廣泛采用化學 處理或電化學處理方法，其中鉻酸鹽鈍化是一種典型的化學鈍化方法，其原理是不銹鋼一 溶液界面發(fā)生化學反應，其中關鍵反應是不銹鋼與六價鉻之間的氧化還原反應，鈍化膜主 要由不溶性的三價鉻化合物和可溶性的六價鉻化合物兩部分組成。不溶性部分具有足夠的 強度和穩(wěn)定性，成為膜的骨架，可溶性部分充填在骨架內(nèi)部，當鈍化膜受到輕度損傷時，露 出的基體與膜中的可溶性部分相互作用，使膜自動修復。而現(xiàn)有鈍化操作規(guī)程中主要是對 工件進行間歇抖動（如每隔10分鐘抖動1次）以及對鈍化液進行機械攪拌。但是以上方 法仍然不可避免地會導致溶液攪拌不均勻，金屬離子擴散不均勻，從而使鈍化膜沉積厚度 不均勻，大大降低了工件表面質量和耐蝕性。另外，鈍化前不銹鋼表面的氧化皮以及其它雜 質往往去除不干凈或者鈍化膜在形成過程中在工件表面覆蓋不完整，均會降低不銹鋼的耐 蝕性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明創(chuàng)造為解決現(xiàn)有技術中的問題，提供了一種不銹鋼表面處理方法，不僅能 夠降低不銹鋼工件表面的粗糙度，表現(xiàn)出優(yōu)異的金屬光澤性，而且可將表面的氧化物或其 它雜質去除干凈，使鈍化膜可均勻、完整地覆蓋在工件表面，大大提高了不銹鋼的耐腐蝕性 能。
[0004] 本發(fā)明創(chuàng)造提供的不銹鋼表面處理方法，包括對不銹鋼工件進行酸洗、堿洗、鈍化 和封閉的處理步驟，其中在鈍化和/或封閉過程中，對鈍化液與封閉液同時施加超聲波處 理，超聲波通過空化作用能夠很好地分散溶液，同時能夠去除金屬表面殘留的雜質，使得鈍 化膜或封閉膜能夠均勻而致密地沉積在金屬表面，對金屬表面形成很好保護，耐腐蝕性能 大大提高，優(yōu)選的超聲頻率可設定為40±5kHz，同時對在鈍化和封閉過程中施加超聲波處 理效果更好。
[0005] 其中，所述酸洗步驟中，酸洗液成分優(yōu)選為8-10wt %圓03和0. 5_2wt % HF的混合 水溶液；進一步，酸洗溫度優(yōu)選為20-50°C，時間優(yōu)選為l_2min。
[0006] 其中，所述堿洗步驟中，堿洗液成分優(yōu)選為8-10wt% NaOH的水溶液；進一步，堿洗 時間優(yōu)選為5-10min。
[0007] 其中，所述鈍化步驟中，鈍化液成分優(yōu)選為20_30vt %圓03和2_3wt % Na2Cr2O7 · 2H20的混合水溶液；進一步，鈍化溫度優(yōu)選為45-60°C。
[0008] 其中，所述封閉步驟中，封閉液為含氟有機溶劑，優(yōu)選得含氟有機溶劑為將 80-95vt%氟硅烷和2-3vt%無水乙醇混合后，使用乙酸將pH調節(jié)至4-4. 5得到的混合液； 進一步，封閉溫度優(yōu)選為55-65Γ ;封閉液能夠將表面鈍化膜局部孔隙進行填充，形成均勻 密實的保護膜。
[0009] 進一步，對不銹鋼工件進行酸洗前，還包括磁力研磨的步驟，具體的，采用不銹鋼 針作為研磨介質，在40-80Hz的工作頻率下進行磁力研磨，更優(yōu)選的研磨時間為8-15min。
[0010] 進一步，所述磁力研磨和酸洗步驟之間，還包括對不銹鋼工件進行第一次沖洗和 第一次干燥的步驟；所述堿洗和鈍化步驟之間，還包括對不銹鋼工件進行第二次沖洗和第 二次干燥的步驟；所述鈍化和封閉步驟之間，還包括對不銹鋼工件進行第三次沖洗的步驟。
[0011] 進一步，封閉步驟后，還包括對不銹鋼工件進行瀝干、靜置和烘干的步驟；具體 的，封閉步驟后，將不銹鋼工件瀝干并在空氣中靜置10_20min，然后在100-120°C下烘干 20-30min〇
[0012] 本發(fā)明創(chuàng)造的方法操作簡單，易實現(xiàn)，投入少、效果佳，能夠完全去除不銹鋼表面 的氧化皮以及其它雜質，在工件表面獲得均勻、完整、致密的鈍化保護膜，大大提高不銹鋼 工件表面質量和耐蝕性，耐中性鹽霧時間可達160h以上，完全能夠滿足航空、航天、船舶等 特殊領域對不銹鋼零部件的耐蝕性要求。
【具體實施方式】
[0013] 下面通過具體實施例對本發(fā)明創(chuàng)造進行進一步說明。
[0014] 實施例1
[0015] 將熱處理后的不銹鋼緊固件放入裝有拋光清潔劑的磁力研磨槽中，使用0. 5X7_ 的不銹鋼針作為研磨介質，在60Hz的工作頻率下進行磁力研磨lOmin。將工件移出研磨槽 沖洗2次，甩干并烘干后放入酸洗液進行酸洗lmin，酸洗液成分為IOwt % HNOjP 0. 5wt % HF的混合水溶液，溫度為25°C，酸洗后將工件放入IOwt % NaOH溶液中進行堿洗5min，堿洗 完后用去離子水沖洗2次進行干燥，將干燥后的工件放入鈍化液中進行鈍化30min，鈍化液 成分為30vt%圓0 3和3wt% Na 2Cr207 ·2Η20的混合水溶液，溶液溫度為50°C，鈍化后將工件 用去離子水沖洗2次，放入封閉液中進行封閉2min，封閉液是將85vt %氟硅烷和2vt %無水 乙醇混合后，使用乙酸將pH調節(jié)至4得到的混合液，作用是將表面鈍化膜局部孔隙進行填 充，溫度為60°C，移出工件后瀝干并在空氣中靜置15min，放入烘箱中烘干20min，烘箱溫度 設置為l〇〇°C。在鈍化與封閉過程中，對鈍化液與封閉液同時施加超聲波均勻化處理，超聲 頻率設定為40kHz。鈍化后的不銹鋼緊固件表面光滑，具有金屬光澤。
[0016] 實施例2
[0017] 將熱處理后的不銹鋼緊固件放入裝有拋光清潔劑的磁力研磨槽中，使用0. 5X7mm 的不銹鋼針作為研磨介質，在60Hz的工作頻率下進行磁力研磨15min。將工件移出研磨槽 沖洗2次，甩干并烘干后放入酸洗液進行酸洗2min，酸洗液成分為9wt %圓03和Iwt % HF 的混合水溶液，溫度為40°C，酸洗后將工件放入IOwt % NaOH溶液中進行堿洗5min，堿洗完 后用去離子水沖洗2次進行干燥，將干燥后的工件放入鈍化液中進行鈍化25min，鈍化液成 分為25vt%圓0 3和3wt% Na 2Cr207 ·2Η20的混合水溶液，溶液溫度為55°C，鈍化后將工件用 去離子水沖洗2次，放入封閉液中進行封閉2min，封閉液是一種將90vt %氟硅烷和3vt %無 水乙醇混合后，使用乙酸將pH調節(jié)至4. 5得到的混合液，作用是將表面鈍化膜局部孔隙進 行填充，溫度為55°C，移出工件后瀝干并在空氣中靜置lOmin，放入烘箱中烘干20min，烘箱 溫度設置為l〇〇°C。在鈍化與封閉過程中，對鈍化液與封閉液同時施加超聲波均勻化處理， 超聲頻率設定為40kHz。鈍化后的不銹鋼緊固件表面光滑，具有金屬光澤。
[0018] 對比例1
[0019] 采用同實施例1的方法對不銹鋼工件進行表面處理，其中，在酸洗步驟中，酸洗液 成分替換為12wt% HNO3的水溶液。
[0020] 對比例2
[0021] 采用同實施例1的方法對不銹鋼工件進行表面處理，其中，在鈍化步驟中，鈍化液 成分替換為 20-30vt% H2SOjP 2-3wt% Na2Cr2O7 · 2H20 的混合水溶液。
[0022] 對比例3
[0023] 采用同實施例1的方法對不銹鋼工件進行表面處理，其中，鈍化和封閉過程均未 施加超聲波均勻化處理。
[0024] 對比例4
[0025] 采用同實施例1的方法對不銹鋼工件進行表面處理，其中，鈍化和封閉過程施加 頻率為IOOkHz超聲波進行均勻化處理。
[0026] 對比例5
[0027] 采用同對比例3的方法對不銹鋼工件進行表面處理，其中，未對不銹鋼工件進行 封閉的處理步驟。
[0028] 對比例6
[0029] 采用同對比例3的方法對不銹鋼工件進行表面處理，其中，將磁力研磨的步驟替 換為普通的噴砂處理步驟。
[0030] 上述各實施例和對比例處理后的不銹鋼工件，在中性鹽霧試驗中的結果如表1所 不。
[0031] 表 1

[0033] 以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本 發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明創(chuàng)造 的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種不銹鋼表面處理方法，包括對不銹鋼工件進行酸洗、堿洗、鈍化和封閉的處理步 驟，其中在鈍化和/或封閉過程中，對鈍化液與封閉液同時施加超聲波處理。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，優(yōu)選的超聲頻率可 設定為40 ± 5kHz。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，所述酸洗步驟中，酸 洗液成分優(yōu)選為8-lOwt%圓03和0. 5-2wt%HF的混合水溶液；進一步，酸洗溫度優(yōu)選為 20-50°C，時間優(yōu)選為l_2min。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，所述堿洗步驟中，堿 洗液成分優(yōu)選為8-lOwt%NaOH的水溶液；進一步，堿洗時間優(yōu)選為5-10min。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，所述鈍化步驟中，鈍 化液成分優(yōu)選為20-30vt%圓03和2-3wt%Na2Cr207 ·2Η20的混合水溶液；進一步，鈍化溫 度優(yōu)選為45-60 °C。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，所述封閉步驟中，封 閉液為含氟有機溶劑。7. 根據(jù)權利要求6所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，所述含氟有機溶劑 為將80-95vt%氟硅烷和2-3vt%無水乙醇混合后，使用乙酸將pH調節(jié)至4-4. 5得到的混 合液。8. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，所述封閉步驟中，封 閉溫度優(yōu)選為55-65 °C。9. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，對不銹鋼工件進行 酸洗前，還包括磁力研磨的步驟；具體的，采用不銹鋼針作為研磨介質，在40-80HZ的工作 頻率下進行磁力研磨，更優(yōu)選的研磨時間為8-15min。10. 根據(jù)權利要求1所述的一種不銹鋼表面處理方法，其特征在于，封閉步驟后，還包 括對不銹鋼工件進行瀝干、靜置和烘干的步驟；具體的，封閉步驟后，將不銹鋼工件瀝干并 在空氣中靜置10_20min，然后在100-120°C下烘干20-30min。
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供一種不銹鋼表面處理方法，包括對不銹鋼工件進行酸洗、堿洗、鈍化和封閉的處理步驟，其中在鈍化和/或封閉過程中，對鈍化液與封閉液同時施加超聲波處理。本發(fā)明創(chuàng)造不僅能夠降低不銹鋼工件表面的粗糙度，表現(xiàn)出優(yōu)異的金屬光澤性，而且可將表面的氧化物或其它雜質去除干凈，使鈍化膜可均勻、完整地覆蓋在工件表面，大大提高了不銹鋼的耐腐蝕性能。
【IPC分類】C23C22/73, C23C22/24, C23C22/82, C23C22/78
【公開號】CN105386030
【申請?zhí)枴緾N201510884373
【發(fā)明人】焦莎, 劉燕, 萬冰華, 于建政, 王川, 潘慧, 鄭曉冬, 張曉玲
【申請人】航天精工股份有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月4日