不銹鋼緊固件已廣泛應用于裝備、機械制造業(yè)各個領域,使用量日益增大。在實踐運用中,一些不銹鋼緊固件,經(jīng)過一系列的處理后,如焊接、退火、冷鐓等,會在其表面生成氧化層,這樣 會對緊固件的質量造成影響,所以必須將氧化層去除掉。
不銹鋼緊固件表面的氧化層是金屬基體表面生成一層富鐵氧化物,這層富鐵氧化物主要以Fe2O2、Fe2O2、FeO為主,一些工廠試驗表明也含有少量Cr2O3、FeO、Cr2O3、NiO、MnO等其他氧化物 。
在高溫短時間退火過程中,燃燒氣氛中的氧氣和高溫水蒸氣會造成金屬基體進一步被氧化,使工件表面氧化皮厚度增加,內(nèi)層氧化物增加明顯。原因是高溫會大大降低氧化皮阻礙離子擴散的 能力,造成氧化速度迅速增大。焊接、退火過程不銹鋼表面形成的氧化皮中也會形成大量的孔洞和裂紋,這對產(chǎn)品造成質量隱患。
通常,去除氧化層的方法有三種,分別為浸漬法、鹽浴法和鹽膜法。
① 浸漬法。a、硫酸酸洗法。硫酸酸洗時,通過氧化皮內(nèi)部裂紋和孔隙滲透到氧化皮內(nèi)和金屬基體表面,與金屬基體中的Fe、Mn反應生成大量氫氣(鼓泡作用),金屬基體的溶解、氫氣的鼓 泡作用,會使氧化皮很快與金屬基體發(fā)生脫落。實際生產(chǎn)中,在更換硫酸酸洗溶液時,酸洗槽底部往往有大量未被溶解的氧化皮,這證明硫酸酸洗時,氧化皮主要時靠機械剝離作用去除的。b 、混酸酸洗法。硝酸-鹽酸酸洗液,對于不銹鋼緊固件氧化皮的溶解能力較強,侵蝕后表面較潔凈,但控制不當時容易引起過腐蝕。混酸酸洗時,酸液會通過氧化皮內(nèi)部裂紋和孔洞滲透到氧化 皮內(nèi)部和金屬基體表面,通過溶解貧鉻層,使表面氧化皮很快與金屬基體發(fā)生剝離并脫落。C、硝酸-氫氟酸酸洗法。硝酸-氫氟酸酸洗液對不銹鋼緊固件氧化皮的溶解能力強,對金屬基體的溶 解能力弱,表面侵蝕質量好。但氫氟酸毒性大,需要良好的防護及廢水處理條件。氫氟酸通過氧化皮內(nèi)部裂紋和內(nèi)部孔隙滲透到氧化皮內(nèi)部和金屬基體表面,很快與基體貧鉻層中Fe、Cr、Mn 、Si的發(fā)生反應產(chǎn)生大量氫氣,使貧鉻層溶解,這對整個氧化皮產(chǎn)生機械剝離作用。
② 鹽浴法。鹽浴處理實質上也是預處理過程,它是利用基體金屬與氧化皮的熱膨脹系數(shù)不同,通過驟冷,使氧化皮產(chǎn)生裂紋,同時使存在于氧化皮次外層重的低價氧化物在強氧化劑的作用下 ,轉變?yōu)樗崛苄缘母邇r氧化物,松膜效果比堿性硝酸鈉溶液好,但需要專用鹽浴處理槽,操作環(huán)境也較差。鹽浴法的處理效果較好,但也存在一些不足,鹽浴常溫下是固態(tài),預熱過程能耗過 大,不銹鋼緊固件出槽是帶出溶鹽較多,造成浪費并污染,工人操作環(huán)境惡劣。
③ 鹽膜法。鹽膜法與鹽浴法處理原理相同,操作方法分為升溫和降溫方式兩種。升溫方式:浸漬堿溶液在加熱爐中于400~500℃下保溫2~3min→水洗→酸洗。降溫方式:不銹鋼緊固件出爐 自然冷卻至600℃左右→噴射堿鹽溶液(氫氧化鈉10%;硝酸鈉3%;水87%)→水洗→酸洗。經(jīng)鹽浴或鹽膜法處理后的氧化皮與金屬基體的結合就變得比較疏松,此時采用低濃度的混合酸進行短 時間的處理就可以獲得潔凈表面。酸洗后的處理,不銹鋼緊固件氧化皮經(jīng)酸洗工藝處理后,氧化層可以完全消除,但不銹鋼緊固件表面往往殘留有掛灰、酸洗殘渣,應消除。