不锈钢钝化概述

2017-07-28秦鹏

神州·上旬刊 2017年2期

关键词：不锈钢

秦鹏

摘要：不锈钢钝化可以提高不锈钢在环境介质中热力学稳定性，预防不锈钢的局部腐蚀，还可以使不锈钢表面具有足够的清洁度，是不锈钢防腐蚀的重要方式。本文重点介绍了影响不锈钢钝化建立的因素和影响不锈钢表明钝化膜质量的主要

因素。

关键词：不锈钢；钝化；钝化建立因素；钝化膜

1不锈钢钝化的作用

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，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。

预防不锈钢的局部腐蚀：一般不锈钢易产生的各种腐蚀，包括电腐蚀、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，使临界电腐蚀的电位变正。

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的金属污染物，以及嵌入不锈钢的杂质，如铜、锌、镉、铅及低熔金属、游离铁，使表面铬、镍富集。这些金属的污染容易导致不锈钢腐蚀破坏[1～2]。

2影响不锈钢钝化建立的因素

不锈钢所含元素对钝化建立的影响：不锈钢的钝化能力，取决于不锈钢所含元素的可钝化性。如果按照金属腐蚀过程阳极控制程度的减少排列，可得到一些金属的自钝化趋势减小的顺序：Ti、A1、Cr、Be、Mo、Mg、Ni、Co、Fe、Mn、Zn、Cd、Sn、Pb、Cu。可见，不锈钢组成元素中，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。

不锈钢金相结构对钝化建立的影响：单相均匀组织可钝化性强，而多相组织则较差。所以奥氏体型、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，其进行组织为多相组织，不利于钝化工艺的进行。

不锈钢表面状态对钝化建立的影响：光洁表面的钝化性较好，而粗糙表面的钝化性较差。所以，钝化前进行切削、磨光等表面处理是非常有意义的，可提高不锈钢表面的可钝化性；相反，铸造、喷砂、锻造所得工件的表面状态粗糙，钝化性

最差。

不锈钢所含其他元素对钝化建立的影响：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进行钝化。

搅拌对不锈钢钝化建立的影响：有关试验证明，搅拌对不锈钢钝化建立不利。因为在进行阳极极化的同时还搅拌溶液，则在极化电流密度相同的条件下，钝化时间一般随搅拌速度的增加而变长。倘若极化电流密度不大，则加强搅拌后甚至可以完全防止钝化现象的出现。然而，如果电流密度较大，因阳极钝化所需时间太短，故搅拌溶液的效果不明显。

金属表面氧化物对不锈钢钝化建立的影响：钝化现象也和金属表面上氧化物的存在有关，有试验表明已经被空气中的氧所氧化的铁表面更容易发生钝化。

温度对不锈钢钝化建立的影响：一般温度较低有利于钝态的建立，温度愈高金属的钝态愈难建立。这是因为温度升高使钝化的临界电流密度增大的缘故[1，3～6]。

3不锈钢表面钝化膜的影响因素

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。

表面清洁度：对于不锈钢合金，表面粗糙度越低，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，从而使不锈钢活化，耐蚀性能剧烈降低。

使用环境介质；锈钢钝化膜属于热力学上受抑制的亚稳态结构。其保护效能与环境介质有关。使用中应定期清洗，除去有害物质长期黏附在表面上。尤其是在有氯离子的环境中，避免氯离子长期黏附表面和在水中浓缩。如不锈钢用于食品工业用具，每次与食品接触后，都要洗净，以免氯离子作用，损害钝化膜。

不銹钢的内在因素。不锈钢中马氏体含量和铬镍含量对不锈钢的钝化性能影响很大。镍含量低下，钝化性能就低。马氏体不锈钢的钝化膜性能不如奥氏体不锈钢的钝化性能[1，7～9]。

参考文献：

[1]陈天玉.不锈钢表面处理技术.北京：化学工业出版社，2004.

[2]周金保.不锈钢钝化工艺的发展.电镀与精饰，1995，14（3）：56～61.

[3]冈毅民主编.中国不锈钢腐蚀手册.北京：冶金工业出版社，1992.

[4]严彪等编著.不锈钢手册.北京：化学工业出版社，2009.