不銹鋼的抗腐蝕陛能主要是由于表面覆蓋著一層極薄的(約1nm)致密的鈍化膜,這層膜1n腐蝕介質(zhì)隔離,是不銹鋼防護(hù)的基本屏障.不銹鋼鈍化具有動(dòng)態(tài)特征,不應(yīng)看作腐蝕完全停止,而是形成擴(kuò)散的阻擋層,使陽(yáng)極反應(yīng)速度大大降低.通常在有還原劑(如氯離子)情況下傾向于破壞膜,而在氧化劑(如空氣)存在時(shí)能保持或修復(fù)膜.
不銹鋼工件放置于空氣中會(huì)形成氧化膜,但這種膜的保護(hù)性不夠完善.通常先要進(jìn)行徹底清洗,包括堿洗與酸洗,再用氧化劑鈍化,才能保證鈍化膜的完整性與穩(wěn)定性.酸洗的目的之一是為鈍化處理創(chuàng)造有利條件,保證形成優(yōu)質(zhì)的鈍化膜.因?yàn)橥ㄟ^(guò)酸洗使不銹鋼表面平均有10μm厚一層表面被腐蝕掉,酸液的化學(xué)活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高,因此酸洗可使整個(gè)表面趨于均勻平衡,一些原來(lái)容易造成腐蝕的隱患被清除掉了.但更重要的是,通過(guò)酸洗鈍化,使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優(yōu)先溶解,去掉了貧鉻層,造成鉻在不銹鋼表面富集,這種富鉻鈍化膜的電位可達(dá)+1．0V(SCE),接近貴金屬的電位,提高了抗腐蝕的穩(wěn)定性.不同的鈍化處理也會(huì)影響膜的成分與結(jié)構(gòu),從而影響不銹性,如通過(guò)電化學(xué)改性處理,可使鈍化膜具有多層結(jié)構(gòu),在阻擋層形成CrO3或Cr2O3,或形成玻璃態(tài)的氧化膜,使不銹鋼能發(fā)揮最大的耐蝕性.
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不銹鋼鈍化膜的生成進(jìn)行了大量研究.以近幾年北京科大對(duì)316L鋼鈍化膜光電子能譜 (xps)研究為例作簡(jiǎn)述[1].不銹鋼鈍化是表面層由于某種原因溶解與水分子的吸附,在氧化劑的催化作用下,形成氧化物與氫氧化物,并與組成不銹鋼的cr、 Ni、Mo元素發(fā)生轉(zhuǎn)換反應(yīng),最終形成穩(wěn)定的成相膜,阻止了膜的破壞與腐蝕的發(fā)生.其反應(yīng)歷程為：
Fe•H20+O*≈[FeOH•O*]ad+H++e
[FeOH•O*]ad≈[FeO•O*]ad+H++e
[FeO•O*]ad+H2O≈FeOOH+O*十H++e
[FeO•O*]ad≈FeO+O*
FeOOH+Cr+H2O≈CrOOH+Fe•H20
2FeOOH≈Fe203+H20
2CrOOH≈Cr203+H20
MO+3FeO+3H2O≈MOO3+3Fe•H2O
Ni+FeO+2H20≈NiO+Fe•H20
(其中Os表示鈍化過(guò)程中的催化劑,且在鈍化迪隉中濃度不變,ad表示吸附中間體.)[page]
可見(jiàn),316L鈍化膜最表層存在Fe2O3、Fe(OH)3、或γ -FeOOH、Cr203、CrOOH或Cr(OH)3、MO以MOO形式存在,鈍化膜主要成分為CrO3、FeO與NiO.
3．不銹鋼酸洗鈍化的方法與工藝
3．1酸洗鈍化處理方法比較
不銹鋼設(shè)備與零部件酸洗鈍化處理根據(jù)操作不同育多種方法,其適用范圍與特點(diǎn)見(jiàn)表1.
表1不銹鋼酸洗鈍化方法比較
方法 適用范圍 優(yōu)缺點(diǎn)
浸漬法 用于可放入酸洗槽或鈍化槽的零部件,但不適于大設(shè)備酸洗液可較長(zhǎng)時(shí)間使用,生產(chǎn)效率較高、成本低；大容積設(shè)備充滿酸液浸漬耗液太大
涂刷法 適用于大型設(shè)備內(nèi)處表面及局部處理物工操作、勞動(dòng)條件差、酸液無(wú)法回收
膏劑法 用于安裝或檢修現(xiàn)場(chǎng),尤其用于焊接部處理手工操作、勞動(dòng)條件差、生產(chǎn)成本高
噴淋法 用于安裝現(xiàn)場(chǎng),大型容器內(nèi)壁用液量低、費(fèi)用少、速度快,但需配置噴槍及扦環(huán)系統(tǒng)
循環(huán)法 用于大型設(shè)備,如換熱器、管殼處理施工方便,酸液可回用,俚需配管與泵連接循環(huán)系統(tǒng)
電化學(xué)法 既可用于零部件,又可用電刷法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備表面處理技術(shù)較復(fù)雜,需直流電源或恒電位儀