如何清除不銹鋼管表面氧化皮

 眾所周知，不銹鋼管在冶煉、熔鑄、熱軋、熱處理、焊接等工藝過(guò)程中，不可避免的會(huì)生產(chǎn)氧化皮。不銹鋼管表面存在的氧化皮結(jié)構(gòu)致密，與基體附著力強(qiáng)，在以后的鈍化、電鍍、著色等裝飾處理前必須首先要清除干凈。

一、不銹鋼管氧化皮的化學(xué)組成

 不銹鋼管內(nèi)含有鉻、鎳、鐵、少量的碳和硅，可能存在錳、鈦、鉬、鎢等元素，在冶煉、熔鑄、熱軋、熱處理、焊接等工藝過(guò)程中，不可避免地會(huì)生成氧化皮，氧化皮組成物中存在著多種多樣的氧化物結(jié)構(gòu)。不銹鋼管氧化皮化學(xué)組成物見(jiàn)下表。

二、不銹鋼管氧化皮的復(fù)雜性及其危害性

 不銹鋼管氧化皮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使氧化皮的完整性受到破壞，不完整性包括膜的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的不均勻性。不完整的氧化皮不但沒(méi)有裝飾性外觀，而且使金屬表面的電化學(xué)腐蝕加快。氧化膜中新的氧化物的形成，由于體積差異，會(huì)在金屬表面產(chǎn)生應(yīng)力，氧化物與基體的熱膨脹系數(shù)不同，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。表面應(yīng)力的存在加快了表面的應(yīng)力腐蝕。因此，不銹鋼管表面因各種原因形成的不完整的氧化物、氧化皮有害無(wú)益。去除不銹鋼管表面的這些氧化皮對(duì)順利進(jìn)行下道工序加工，防止不銹鋼表面腐蝕，保持表面光潔，延長(zhǎng)不銹鋼零部件的使用壽命，具有重要的實(shí)際意義。

三、不銹鋼管氧化皮的清除

 有機(jī)械法、化學(xué)法和電化學(xué)法。機(jī)械法在第一章中的磨光、拋光、滾光等諸節(jié)中已闡述。由于不銹鋼氧化皮組成的復(fù)雜性，要使表面氧化皮清除干凈，又要使表面達(dá)到高度清潔和平整，并非易事。清除不銹鋼氧化皮一般要分兩步進(jìn)行，第一步為預(yù)處理，第二步為去灰渣。

1. 不銹鋼管氧化皮預(yù)處理

  預(yù)處理使氧化皮變得疏松，然后再進(jìn)行酸洗，易于除去。預(yù)處理又可分為下列方法。

a. 堿性硝酸鹽熔融處理法

 堿性熔融物含有氫氧化物87%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），硝酸鹽13%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)），熔融鹽中兩者的比例應(yīng)嚴(yán)格控制，使熔融鹽具有最強(qiáng)的氧化力、最低的熔點(diǎn)和最小的黏度。在生產(chǎn)過(guò)程中只分析硝酸鈉含量不少于8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。在鹽浴爐中進(jìn)行處理，溫度為450~470℃,時(shí)間對(duì)鐵素體不銹鋼為5分鐘，奧氏體不銹鋼為30分鐘。

 在預(yù)處理過(guò)程中，鉻的氧化物與堿發(fā)生反應(yīng)，生成物是亞鉻酸鈉： Cr₂O₃+2NaOH→2NaCrO₂+H₂O

 生成的亞鉻酸鈉（NaCrO₂)再被硝酸鈉氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒你t酸鈉（Na₂CrO₄) 反應(yīng)式如下：

 2NaCrO₂+3NaNO₃+2NaOH→2Na₂CrO₄+3NaNO₂+H₂O↑

 同樣，鐵的氧化物和尖晶石也可被硝酸鹽氧化，變成疏松的三價(jià)的氧化鐵，易被酸洗時(shí)除去。

 2FeO+NaNO₃→Fe₂O₃+NaNO₂

 2Fe₃O₄+NaNO₃→3Fe₂O₃+NaNO₂

 2FeO·Cr₂O₃+NaNO₃→Fe₂O₃+2Cr₂O₃+NaNO₂

 由于高溫作用，形成的氧化物部分剝落，以沉渣的形式沉入浴爐底。堿性硝酸鹽熔融預(yù)處理工藝流程：蒸氣除油→預(yù)熱（150~250℃,時(shí)間20-30分鐘)→熔融鹽處理→水淬→熱水洗。

 熔融鹽處理不適于有焊縫間隙或卷邊的組合件。零件從熔融鹽爐取出后水淬時(shí)，會(huì)濺起一股帶刺激性的堿、鹽霧，故水淬時(shí)應(yīng)采用深井式防濺水淬槽，見(jiàn)圖2-1。水淬時(shí)先將零件筐吊入槽內(nèi)，停在水平面上方，關(guān)閉槽蓋，再把零件筐降到水中，直到淹沒(méi)即可。

   b. 堿性高錳酸鉀預(yù)處理

 處理液中含有氫氧化鈉100~125g/L,碳酸鈉100~125g/L,高錳酸鉀50g/L,溶液溫度95~105℃,處理時(shí)間2~4小時(shí)。堿性高錳酸鉀的處理效果雖不如熔融鹽處理，但其優(yōu)點(diǎn)是適用于有焊縫或卷邊的組合件。

  c. 浸漬法預(yù)處理

 為使氧化皮松動(dòng)，直接采用下列強(qiáng)酸浸漬預(yù)處理，為防止酸對(duì)基體金屬的溶解，要嚴(yán)格控制酸浸時(shí)間和酸液溫度。浸漬法酸液預(yù)處理法所用溶液成分及工藝條件見(jiàn)表2-2。

  d. 電化學(xué)法

 利用電化學(xué)溶解及電極上析出氣泡的機(jī)械作用剝離氧化皮。其優(yōu)點(diǎn)是腐蝕性小，速度快。電化學(xué)法去氧化皮溶液成分及工藝條件見(jiàn)表2-3。

2. 不銹鋼管去灰渣

 不銹鋼管氧化皮從鹽浴爐出來(lái)后表面上剩下的氧化物灰渣可在下列溶液中除去（見(jiàn)表2-24）

3. 不銹鋼管除氫

 不銹鋼管在酸洗過(guò)程中有一定量的氫原子吸附在基體內(nèi)，易造成氫脆現(xiàn)象。對(duì)高強(qiáng)度不銹鋼管要進(jìn)行除氫處理。除氫方法如下。

  a. 堿性溶液陽(yáng)極電解法

 在氫氧化鈉50~60g/L,碳酸鈉10~20g/L,磷酸三鈉50~60g/L,硅酸鈉10~20g/L,溫度80℃的溶液中，在陽(yáng)極上，電流密度10A/d㎡2,時(shí)間10分鐘，可有效去除吸附在表面上的氫。

  b. 加熱法

  即將不銹鋼管放在烘箱內(nèi)在200℃溫度時(shí)烘1~2小時(shí)以去除氫。