不锈钢钝化剂原理机制以及管控规范

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什么是不锈钢钝化?根据ASTM A380，钝化是“通过化学溶解从不锈钢表面去除外源铁或铁化合物，最典型的方法是用酸溶液处理，以去除表面污染，但不会明显影响不锈钢本身。另外，它也将钝化描述为“为了增强保护性钝化膜的自发形成，用诸如硝酸溶液之类的弱氧化剂对不锈钢进行化学处理”。总而言之，钝化工艺去除了加工和制造过程中在不锈钢表面残留的“游离铁”污染。这些污染物是潜在的腐蚀部位，会导致过早腐蚀，如果不去除，最终会导致组件性能下降。此外，钝化过程有助于形成薄的透明氧化膜，从而保护不锈钢免受选择性氧化（腐蚀）。钝化过程通常从彻底的清洁周期开始。它去除了由于制造和加工过程而留下的油，油脂，形成化合物，润滑剂，冷却剂，切削液和其他不良有机和金属残留物。常规的脱脂和清洁可以通过多种方式完成，包括蒸汽脱脂，溶剂清洁和碱浸。

在物理化学和工程学中，钝化是指变得“被动”的材料，即受到未来使用环境的影响或腐蚀的程度较小。钝化涉及形成屏蔽材料的外层，该外层可作为微涂层使用，可以通过与基材的化学反应来形成，或者可以通过空气中的自发氧化而形成。作为一种技术，钝化是使用保护性材料（例如金属氧化物）的轻涂层来形成防腐蚀的外壳。钝化只能在某些条件下发生，并且用于微电子学中以增强硅。钝化技术增强并保留了金属的外观。在水的电化学处理中，钝化会通过增加电路电阻来降低处理的效率，并且通常采用主动措施来克服这种影响，最常见的是极性反转，这导致污垢层的排斥率受到限制。避免电极钝化的其他专有系统（以下将进行讨论）是正在进行的研究和开发的主题。

当暴露于空气中时，许多金属自然会形成坚硬，相对惰性的表面，就像银的锈蚀一样。对于其他金属，例如铁，则由松散附着的腐蚀产物形成有点粗糙的多孔涂层。在这种情况下，将除去大量的金属，这些金属会沉积或溶解在环境中。腐蚀涂层会根据贱金属的种类及其环境不同程度地降低腐蚀速率，并且在室温空气中，对于铝，铬，锌，钛和硅（准金属）的腐蚀速度要特别慢；腐蚀壳可抑制更深层的腐蚀，并作为钝化的一种形式起作用。惰性表面层称为“天然氧化物层”，通常是氧化物或氮化物，对于贵金属（例如铂），其单层厚度为0.1-0.3 nm ，约为1.5 nm，对于铝为接近5 nm。

发现：

在1800年代中期，克里斯蒂安·弗里德里希·舍恩贝因（ Christian FriedrichSch?nbein）发现，将一块铁放在稀硝酸中会溶解并产生氢，但是如果将铁放在浓硝酸中然后又返回到稀硝酸中，则几乎没有。没有反应发生。 Schnbein将第一个状态命名为主动状态，将第二个状态命名为被动状态。如果无源熨斗被有源熨斗触摸，它将再次变为有源。 1920年，拉尔夫·S·利利（Ralph S. Lillie）测量了一块活动的铁片碰到一根无源的铁丝的效果，发现“一股激活波在整个长度上迅速掠过（每秒几百厘米）”。

机制：

确定控制氧化物层厚度随时间增加的机理已引起人们极大的兴趣。一些重要因素是相对于母体金属的体积的氧化物的体积，氧通过金属氧化物扩散到母体金属的机理以及氧化物的相对化学势。如果氧化物层是晶体，则微粒之间的边界形成氧气到达其下方未氧化金属的重要途径。因此，缺乏晶界的氧化玻璃涂层可以阻止氧化。钝化的必要条件（但不充分）记录在Pourbaix图中。

原理：
安捷诚不锈钢钝化剂采用某些溶解在溶液中的化合物（柠檬酸盐，钼酸盐，硅酸盐，钨酸盐，稀土盐）在金属表面形成非反应性和低溶解度的薄膜。去除不锈钢表面多余的铁和相关污染物，并在金属表面形成氧化铬层。隔绝空气和氧化性介质，从而导致不锈钢的耐腐蚀性能。

规范：

ASTM A380 –不锈钢零件，设备和系统的清洁，除鳞和钝化方法

ASTM A967 –不锈钢零件化学钝化处理规范（基于美国国防部标准QQ-P-35C）–最常见的钝化规范之一

AMS 2700 –耐腐蚀钢的钝化

AMS-QQ-P-35 –耐腐蚀钢的钝化处理

ASTM F86 –金属手术植入物表面准备和标记的标准规范

金属手术植入物表面准备和标记的标准规范

ASTM B600 –钛和钛合金的钝化现已在ASTM标准中得到认可。

BS（英国标准）EN 2516 –耐腐蚀钢的钝化和镍基合金的去污

注意事项：

1.进行钝化之前，请先清洁，清除所有氧化物或热色调颗粒。

2.请避免使用过多的氯化物，它们会导致有害的闪击。如果可能，请仅使用含有少于约百万分之50（ppm）氯化物的优质水。自来水通常就足够了，在某些情况下，最高可以耐受数百ppm的氯化物。

3.在高产量运行期间，务必维护非常特定的时间表以更换溶液，以最大程度地减少污染的可能性。使用对照样品测试浴液的有效性。如果样品受到侵蚀，则该更换浴液了。

4.请勿单独搁置零件以进行处理，以避免金属之间的接触。这对于自由加工不锈钢尤为重要，在自由加工不锈钢中，需要自由流动的钝化和冲洗溶液以从腐蚀物中扩散腐蚀产物并避免酸蚀。

5.不要钝化渗碳或氮化的不锈钢零件。如此处理过的零件的耐腐蚀性可能会降低到在钝化罐中容易受到腐蚀的程度。

6.不要在不太干净的车间环境中使用含铁量高的工具。可以使用硬质合金或陶瓷工具避免钢砂。

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