金屬表面處理——鈍化技術(shù)
表面處理即是通過物理或化學(xué)的方法在材料表面形成一層具有某種或多種特殊性質(zhì)的表層。通過表面處理可以提升產(chǎn)品外觀、質(zhì)感、功能等多個(gè)方面的性能。
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金屬表面處理-鈍化技術(shù)
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鈍化概述
一種活性金屬或合金，其中化學(xué)活性大大降低，而成為貴金屬狀態(tài)的現(xiàn)象，叫鈍化。金屬由于介質(zhì)的作用生成的腐蝕產(chǎn)物如果具有致密的結(jié)構(gòu)，形成了一層薄膜（往往是看不見的），緊密覆蓋在金屬的表面，則改變了金屬的表面狀態(tài)，使金屬的電極電位大大向正方向躍變，而成為耐蝕的鈍態(tài)。如Fe→Fe＋＋時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電位為－0.44V，鈍化后躍變到＋0.5～1V，而顯示出耐腐蝕的貴金屬性能，這層薄膜就叫鈍化膜。
鋁合金表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜工藝大體可以分為兩種：一種是鉻酸鹽鈍化處理法，一種是非鉻酸鹽鈍化處理法。雖然鉻酸鹽鈍化處理具有許多******之處，但是由于 (Cr ) 毒性高，易致癌，對(duì)環(huán)境污染大，許多******已經(jīng)嚴(yán)格限制鉻酸鹽的使用與排放，并且隨著歐盟 指令的生效使得鉻酸鹽在金屬表面處理中的使用受到極大的限制 因此，研制新型無鉻鈍化工藝取代傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化十分必要。
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鈍化原理
金屬或合金受一些因素影響，化學(xué)穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象，稱為鈍化。由某些鈍化劑（化學(xué)藥品）所引起的金屬鈍化現(xiàn)象，稱為化學(xué)鈍化。如濃HNO3、濃H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化劑都可使金屬鈍化。金屬鈍化后，其電極電勢(shì)向正方向移動(dòng)，使其失去了原有的特性，如鈍化了的鐵在銅鹽中不能將銅置換出。此外，用電化學(xué)方法也可使金屬鈍化，如將Fe置于H2SO4溶液中作為陽極，用外加電流使陽極極化，采用一定儀器使鐵電位升高一定程度，F(xiàn)e就鈍化了。由陽極極化引起的金屬鈍化現(xiàn)象，叫陽極鈍化或電化學(xué)鈍化。
金屬處于鈍化狀態(tài)能保護(hù)金屬防止腐蝕，但有時(shí)為了保證金屬能正常參與反應(yīng)而溶解，又須防止鈍化，如電鍍和化學(xué)電源等。金屬是如何鈍化的呢？其鈍化機(jī)理是怎樣的？首先要清楚，鈍化現(xiàn)象是金屬相和溶液相所引起的，還是由界面現(xiàn)象所引起的。實(shí)驗(yàn)表明，測(cè)量時(shí)不斷刮磨金屬表面，則金屬的電勢(shì)劇烈向負(fù)方向移動(dòng)，也就是修整金屬表面可引起處在鈍態(tài)金屬的活化。即證明鈍化現(xiàn)象是一種界面現(xiàn)象。它是在一定條件下，金屬與介質(zhì)相互接觸的界面上發(fā)生變化的。
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鈍化膜理論
金屬表面的鈍化膜是什么結(jié)構(gòu)？是獨(dú)立相膜還是吸附性膜呢？目前主要有兩種學(xué)說，即成相膜理論和吸附理論。
成相膜理論認(rèn)為，當(dāng)金屬溶解時(shí)，處在鈍化條件下，在表面生成緊密的、復(fù)蓋性******的固態(tài)物質(zhì)，這種物質(zhì)形成獨(dú)立的相，稱為鈍化膜或稱成相膜，此膜將金屬表面和溶液機(jī)械地隔離開，使金屬的溶解速度大大降低，而呈鈍態(tài)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)是在某些鈍化的金屬表面上，可看到成相膜的存在，并能測(cè)其厚度和組成。如采用某種能夠溶解金屬而與氧化膜不起作用的試劑，小心地溶解除去膜下的金屬，就可分離出能看見的鈍化膜，鈍化膜是怎樣形成的？當(dāng)金屬陽極溶解時(shí)，其周圍附近的溶液層成分發(fā)生了變化。
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鈍化的分類
1）化學(xué)鈍化：又稱自動(dòng)鈍化，金屬與鈍化劑的自然作用而產(chǎn)生的鈍化現(xiàn)象。如鉻、鋁、鈦等金屬在空氣和很多種含氧的溶液中，都易于被氧所鈍化，故這些金屬稱為自鈍化金屬。利用它可以使某些金屬達(dá)到減緩腐蝕的目的。如一般鋼鐵常采用硝酸、*********鉀、亞硝酸鈉等溶液進(jìn)行鈍化處理；在鐵中加入易鈍化金屬組分可冶煉成耐蝕不銹鋼等。
2 )酸洗鈍化：用途：對(duì)不銹鋼酸洗鈍化，清除各類油污、銹、氧化皮、焊斑等污垢，處理后表面變成均勻銀白色，大大提高不銹鋼抗腐蝕性能，適用于各種型號(hào)不銹鋼零件、板材及其設(shè)備。特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，使用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，同時(shí)添加了緩蝕劑、抑霧劑，防止金屬出現(xiàn)過腐蝕和氫脆現(xiàn)象、抑制酸霧的產(chǎn)生。特別適用于小型復(fù)雜工件，不適合涂膏的情況，優(yōu)于市場(chǎng)******產(chǎn)品。
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鈍化處理
鈍化處理是化學(xué)清洗中一個(gè)工藝步驟，是關(guān)鍵一步。鍋爐經(jīng)酸洗、水沖洗、漂洗后，金屬表面很清潔，非常活化，很容易遭受腐蝕，所以須立即進(jìn)行鈍化處理，使清洗后的金屬表面生成保護(hù)膜，減緩腐蝕。很明顯的作用：對(duì)不銹鋼酸洗鈍化處理，清除各類油污、銹、氧化皮、焊斑等污垢，處理后表面變成均勻銀白色，大大提高不銹鋼抗腐蝕性能，適用于各種型號(hào)不銹鋼零件、板材及其設(shè)備。
1）特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，使用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，同時(shí)添加了緩蝕劑、抑霧劑，防止金屬出現(xiàn)過腐蝕和氫脆現(xiàn)象、抑制酸霧的產(chǎn)生。特別適用于小型復(fù)雜工件，不適合涂膏的情況，優(yōu)于市場(chǎng)******產(chǎn)品。
2）使用方法：根據(jù)不銹鋼的材質(zhì)和氧化皮嚴(yán)重程度不同，可以用原液或按1：1~4的比例加水稀釋后使用；鐵素體、馬氏體和鎳含量低的奧氏體不銹鋼（如420、430、200、201、202、300、301等）稀釋后使用，鎳含量較高的奧氏體不銹鋼（如304、321、316、316L等）用原液浸泡；一般常溫或加熱到50~60度后使用，浸泡3-20分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間（具體時(shí)間和溫度用戶根據(jù)自己的試用情況確定），至表面污垢******清除，成均勻銀白色，形成均勻致密的鈍化處理膜為止，處理完成后取出，用清水沖洗干凈，再用堿水或石灰水沖洗中和。
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鈍化液參考配方
組分
投料量(g/L
氟化鎂
98~100
三聚磷酸鈉
5.6~6.0
氟硅酸鈉
23~25
鹽酸
45~46
硝酸
35~36
磷酸
100~102
硫酸
3~3.5
硝酸鈣
18~20
水
余量
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常見鈍化液
常溫鈍化的鍍鋅層三價(jià)鉻彩色鈍化劑，三價(jià)鉻鈍化液，鍍鋅鈍化液，無鉻鈍化液 ，用于鋼鐵鍍鋅后的彩色鈍化處理劑，鈍化槽，高濃度彩色鈍化劑，金屬鈍化液，鍍鉻鈍化液，不銹鋼環(huán)保鈍化液，酸洗鈍化液，酸洗鈍化膏，不銹鋼酸洗鈍化液，不銹鋼酸洗鈍化膏，不銹鋼環(huán)保酸洗液，銀白鈍化液，藍(lán)白鈍化液，五彩鈍化液，軍綠鈍化液，黑色鈍化液，三價(jià)鉻藍(lán)白鈍化液等。