第2章　不銹鋼氧化皮的清除和酸洗

2.1　不銹鋼氧化皮的清除

2.1.1　不銹鋼氧化皮的結(jié)構(gòu)

不銹鋼表面存在的氧化皮結(jié)構(gòu)致密，與基體附著力強(qiáng)，在以后的鈍化、電鍍、著色等裝飾處理之前必須首先要清除干凈。

（1）不銹鋼氧化皮的化學(xué)組成。不銹鋼內(nèi)含有鉻、鎳、鐵、少量的碳和硅，可能存在錳、鈦、鉬、鎢等元素，在冶煉、熔鑄、熱軋、熱處理、焊接等工藝過程中，不可避免地會生成氧化皮，氧化皮組成物中存在著多種多樣的氧化物結(jié)構(gòu)。不銹鋼氧化皮化學(xué)組成物見表2-1［1］。

（2）不銹鋼氧化皮的復(fù)雜性及其危害性。不銹鋼氧化皮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使氧化皮的完整性受到破壞，不完整性包括膜的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的不均勻性。不完整的氧化皮不但沒有裝飾性外觀，而且使金屬表面的電化學(xué)腐蝕加快。氧化膜中新的氧化物的形成，由于體積差異，會在金屬表面產(chǎn)生應(yīng)力，氧化物與基體的熱膨脹系數(shù)不同，也會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。表面應(yīng)力的存在加快了表面的應(yīng)力腐蝕。因此，不銹鋼表面因各種原因形成的不完整的氧化物、氧化皮有害無益。去除不銹鋼表面的這些氧化皮對順利進(jìn)行下道工序加工，防止不銹鋼表面腐蝕，保持表面光潔，延長不銹鋼零部件的使用壽命，具有重要的實(shí)際意義。

2.1.2　不銹鋼氧化皮的清除

有機(jī)械法、化學(xué)法和電化學(xué)法。機(jī)械法在第1章中的磨光、拋光、滾光等諸節(jié)中已闡述。由于不銹鋼氧化皮組成的復(fù)雜性，要使表面氧化皮清除干凈，又要使表面達(dá)到高度清潔和平整，并非易事。清除不銹鋼氧化皮一般要分兩步進(jìn)行，第一步為預(yù)處理，第二步為去灰渣。

2.1.2.1　不銹鋼氧化皮預(yù)處理

預(yù)處理使氧化皮變得疏松，然后再進(jìn)行酸洗，易于除去。預(yù)處理又可分為下列方法。

（1）堿性硝酸鹽熔融處理法。堿性熔融物含有氫氧化物87％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），硝酸鹽13％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），熔融鹽中兩者的比例應(yīng)嚴(yán)格控制，使熔融鹽具有最強(qiáng)的氧化力、最低的熔點(diǎn)和最小的黏度。在生產(chǎn)過程中只分析硝酸鈉含量不少于8％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。在鹽浴爐中進(jìn)行處理，溫度為450～470℃，時(shí)間對鐵素體不銹鋼為5min，奧氏體不銹鋼為30min。

在預(yù)處理過程中，鉻的氧化物與堿發(fā)生反應(yīng)，生成物是亞鉻酸鈉：

生成的亞鉻酸鈉（NaCrO2）再被硝酸鈉氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒你t酸鈉（Na2CrO4）。反應(yīng)式如下：

同樣，鐵的氧化物和尖晶石也可被硝酸鹽氧化，變成疏松的三價(jià)的氧化鐵，易被酸洗時(shí)除去。

由于高溫作用，形成的氧化物部分剝落，以沉渣的形式沉入浴爐底。

堿性硝酸鹽熔融預(yù)處理工藝流程：蒸氣除油→預(yù)熱（150～250℃，時(shí)間20～30min）→熔融鹽處理→水淬→熱水洗。

熔融鹽處理不適于有焊縫間隙或卷邊的組合件。零件從熔融鹽爐取出后水淬時(shí)，會濺起一股帶刺激性的堿、鹽霧，故水淬時(shí)應(yīng)采用深井式防濺水淬槽，見圖2-1。水淬時(shí)先將零件筐吊入槽內(nèi)，停在水平面上方，關(guān)閉槽蓋，再把零件筐降到水中，直到淹沒即可。

（2）堿性高錳酸鉀預(yù)處理。處理液中含有氫氧化鈉100～125g/L，碳酸鈉100～125g/L，高錳酸鉀50g/L，溶液溫度95～105℃，處理時(shí)間2～4h。堿性高錳酸鉀的處理效果雖不如熔融鹽處理，但其優(yōu)點(diǎn)是適用于有焊縫或卷邊的組合件。

（3）浸漬法預(yù)處理。為使氧化皮松動，直接采用下列強(qiáng)酸浸漬預(yù)處理，為防止酸對基體金屬的溶解，要嚴(yán)格控制酸浸時(shí)間和酸液溫度。浸漬法酸液預(yù)處理法所用溶液成分及工藝條件見表2-2。

（4）電化學(xué)法。利用電化學(xué)溶解及電極上析出氣泡的機(jī)械作用剝離氧化皮。其優(yōu)點(diǎn)是腐蝕性較小，速度快。電化學(xué)法去氧化皮溶液成分及工藝條件見表2-3。

2.1.2.2　不銹鋼去灰渣

不銹鋼氧化皮從鹽浴爐出來后表面上剩下的氧化物灰渣可在下列溶液中除去（見表2-4）。

2.1.2.3　除氫

不銹鋼在酸洗過程中有一定量的氫原子吸附在基體內(nèi)，易造成氫脆現(xiàn)象。對高強(qiáng)度不銹鋼要進(jìn)行除氫處理。除氫方法如下。

（1）堿性溶液陽極電解法。在氫氧化鈉50～60g/L，碳酸鈉10～20g/L，磷酸三鈉50～60g/L，硅酸鈉10～20g/L，溫度80℃的溶液中，在陽極上，電流密度10A/dm2，時(shí)間10min，可有效去除吸附在表面上的氫。

（2）加熱法。即將不銹鋼零件放在烘箱內(nèi)在200℃溫度時(shí)烘1～2h以去除氫。