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产品工艺Product Process

应该如何钝化不锈钢零件?

钝化依然是提高不锈钢零部件基本防腐性能的关键一步。它可以让零部件具有满意的性能,也可以使它过早发生故障。如果操作不正确,钝化实际上会导致腐蚀。钝化是提高不锈钢合金工件固有防腐性能的一种后制作方法。它不是一种往氧化皮处理,也不像喷漆过程。在钝化不锈钢表面上存在一层保护性氧化膜。这层看不见的膜被以为是非常薄的,厚度小于0.0000001英寸,大约是人类头发丝的1/100,000。新加工、抛光或酸洗过的不锈钢零件,因接触大气中的氧气将自动获得该氧化膜。在理想的条件下,该保护性氧化膜会完全覆盖零件的所有表面。

但是,在实际情况中,诸如车间灰尘或来自刀具的铁微粒等污染物,有可能在加工过程中被传送到不锈钢零件的表面上。假如这些异物粒子不往掉,则它们可能会降低原始保护膜的有效性。在加工过程中,有可能会从刀具上脱落微量的游离铁,并转移到不锈钢工件的表面上。在一定的条件下,零件的表面可能会出现一层薄薄的锈迹。这实际上是钢因刀具而不是母材产生的腐蚀。有时候,来自切削刀具或其腐蚀品夹进的钢微粒而产生的裂缝,可能会引起零件本身发生化学腐蚀性反应。含有铁的车间灰尘微粒有可能会粘附到零件表面上。尽管金属有可能以“加工好的状态”闪亮出现,但是看不见的游离铁微粒,在暴露到空气中后,有可能会导致表面发生锈蚀。

暴露的硫化物也可能是一个题目。这种硫化物产生于在给不锈钢添加硫以改善其可加工性的过程中。硫化物改善了合金形成切屑的能力,在加工过程中,这种切屑可以很干脆地从刀具上脱离。除非零件经过适当钝化,否则硫化物有可能会充当在加工后的产品表面上发生腐蚀的最初场所。

在这两种情况下,都需要采用钝化过程来进步不锈钢的自然防腐性能。它可以往掉表面污染,诸如有可能形成锈蚀或充当发生腐蚀最初场所的、含铁的车间灰尘以及来自刀具的铁微粒等。钝化还可以往掉暴露在可自由加工不锈钢合金表面中的硫化物。
采用一种由两步组成的工艺,可以保证最好的防腐性能:1. 清洗,这是最基本的一步,但有时候却被忽略;2.酸浴或钝化处理。
首先清洗

首先必须始终进行清洗。必须从表面上彻底清洗掉油脂、冷却液或其它车间碎屑,以获得尽可能最好的防腐性能。加工屑或其它车间灰尘可以仔细地从零件上擦掉。可以用某种商用脱脂剂或清洗剂来清洗掉加工油或冷却液。异物诸如热氧化物等,可以通过磨削或酸洗等方法而往掉。

有时候,机床操纵员可能跳过基本的清洗过程,错误地以为简单地将油脂斑斑的零件浸到酸浴中,就可以同时完成清洗和钝化过程。实际上这是不会发生的。相反,污染性油脂会与酸发生反应而形成气泡。这些气泡集中在工件的表面,将干扰钝化过程。

更严重的是,钝化液的污染,有时候含有大量氯化物,会引起“快速腐蚀(flash attack)”。 发生快速腐蚀时,无法获得所要求的具有闪亮、干净、防腐表面的氧化膜,相反会引起严重蚀刻或发黑表面——这正是需要采用钝化过程加以优化的表面。

采用马氏体不锈钢[带磁性,具有中等防腐性,可以产生大约280ksi(1930MPa)的屈服强度]制成的零件,在高温下硬化,然后进行回火,以保证所需要的的硬度和机械性能。沉析可硬化合金(比马氏体不锈钢具有更好的强度和防腐性能组合)可以用溶液进行处理,可以在较低的温度下进行部分加工、时效处理,然后进行精加工。

在某些情况下,零件必须用脱脂剂或清洗剂进行彻底清洗,以便在热处理之前往掉任何切削液痕迹。否则,剩余在零件上的切削液将引起过度氧化。在通过酸洗或打磨往掉氧化皮后,这种状态可能会导致零件表面具有凹坑,终极尺寸不足。假如答应切削液保存在经过光亮硬化的零件上,如真空炉或保护气氛中一样,则可能会出现表面碳化,从而导致防腐性能降低。

钝化浴

在经过完全清洗后,就可以将不锈钢零件浸在钝化用酸浴中。可以采用三种方法中的任何一种来进行钝化—硝酸钝化、硝酸加重铬酸钠钝化以及柠檬酸钝化等。具体使用哪种方法,要依据不锈钢牌号以及所规定的验收准则而定。

在20%(以体积计)的硝酸浴中,可以钝化较多牌号的防腐铬镍不锈钢。如同一表中所示,通过在硝酸浴中添加重铬酸钠,使溶液具有更强的氧化性,并可以在表面形成钝化膜,可以用此种方法来进行钝化的防腐不锈钢牌号较少。另一个代替硝酸加重铬酸钠的可选方法是,将硝酸的浓度增加到50%(按体积计)。添加重铬酸钠以及进步硝酸浓度,均可以降低发生不需要的快速腐蚀的机会。

钝化可自由加工不锈钢的过程与钝化难加工不锈钢的过程有所不同。这是由于,含硫的、可自由加工不锈钢中的硫化物,在钝化过程中会在典型的硝酸浴中部分或彻底往掉,从而在加工好的零件表面形成微观非连续性。

即使是正常足够的水洗,钝化后,在这些非连续处也可能会截留下剩余酸。然后,这种酸可能会与零件表面发生化学反应,除非已经将它中和或往掉。

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