从点腐蚀临界电位方面也可以看出本发明的突出

作者:足球盘口发布日期:2020-12-12 22:52

  金属表面处理是通过物理和化学的方法对金属表面进行改性。为了提高不锈钢制品的耐腐蚀性,既可以从金属冶金的角度研制新的钢种,也可以通过表面处理改善其耐蚀性。

  已有的不锈钢表面常规处理方法有金属预钝化、化学氧化和预氧化等,例如,在含氧酸中控制电位在+0.5~+0.8V钝化区处理,化学氧化即在浓HNO3中加热氧化处理或预氧化,即在高温下进行氧化预处理。“金属表面处理,化学和电化学表面转换”一书(“Metal Surface Treatment,Chemical and Electrochemical Surface Conversions”,Edited By M.H.Gutcho,1982.)综合了上述方法的有关专利。

  “盐原国雄,防食技术,23(1974)293”也论述了有关的化学氧化等技术。

  美国专利US-3247086提供一种不锈钢耐点蚀的处理方法,以制造一种薄的、标准尺寸的耐点蚀的光亮装饰耐蚀不锈钢制品,特别是Cr钢。该方法的工艺过程是将拉伸的抛光不锈钢产品如不锈钢板或钢带送入基本无氧的炉内高温退火处理。经热处理后的不锈钢制品再进行电解处理,使不锈钢制品通过电解槽。将电解处理后的不锈钢制品再用水净化。该方法的特点是待处理的不锈钢制品不与电源直接接触,避免电弧作用破坏不锈钢制品,采用控制电流进行电解处理,电解部分设备相对较简单,控制范围较大,电解液可有多种如HNO3、H2SO4,H3PO4,Na2SO4,NaOH等,经过该方法处理后的不锈钢制品有较好的耐点蚀性。

  但是,该方法只适合于430型(即14-18Cr)不锈钢,该种不锈钢目前使用较少,只适合于430型不锈钢制品在特殊退火处理条件(~1500℃,无氧通惰性气体如H2,N2,Ar,冷却)下才有效果。而且设备、工艺复杂,控电流氧化时电极状态不明确,影响因素多,不如恒电位技术好。同时,用FeCl3.6H2O溶液浸渍渍后数腐蚀点数目的方法由于点有深浅,不够严格,从失重数据看,该方法仅提高耐蚀性2~3倍,适用性窄,耐其它形式的腐蚀以及对其它介质如H2SO4的耐蚀性效果不佳。

  国内成果登记号800803公开了另一种电化学处理方法“不锈钢阳极氧化膜的耐蚀性及其机理的探讨”(黄国柱等,分类号TG 174.41),其电化学处理条件为控电流(10~20mA/cm2),介质采用H2SO4(20~30%)+Na2MoO4(0.1%),效果为临果点蚀电位Ep500mV(0.1N NaCl),但是经有关部门审查,已确认该项成果不成立(已见报)。

  本发明的目的是提供一种应用恒电位技术,控制电位值在一定的电位区进行电化学表面处理方法,使大多数不锈钢的耐腐蚀性能大幅度提高;且不改变不锈钢本身的其它物理性能,例如颜色、光泽、强度、导电性和导热性等;所需的处理设备和工艺简单,易于工业化。

  本发明的具体方案是应用恒电位技术,将经预处理的不锈钢制品作为阳极,控制其恒电位值进行阳极极化处理,电解质溶液用HNO3。或者将不锈钢制品先作为阴极,控制其恒电位值进行阴极极化处理,再将其作为阳极,控制其恒电位值进行阳极极化处理,并继续改变其恒电位值进行钝化处理,电解质溶液也均用HNO3。

  在上述将不锈钢制品作为阳极进行阳极极化处理时所控制的电位值为1.0~1.7V(SCE),极化时间大于2分钟。将不锈钢制品作为阴极进行阴极极化处理时所控制的电位值低于-0.1V(SCE),阴极极化时间大于1分钟。上述不锈钢制品进行阳极极化处理后再钝化处理的电位值为0.2~0.9V(SCE),钝化处理时间大于1分钟。

  本发明与现有技术比较,具有突出的优点,经本发明处理过的大多数不锈钢制品具有优良的耐蚀性,包括耐局部腐蚀(点蚀、缝蚀等)和耐均匀腐蚀。首先,从表面腐蚀形貌方面,将经本发明所述方法处理过和未处理的18-8型不锈钢在不同的介质条件下进行耐腐蚀试验,所得到的表面腐蚀形貌电镜照片上可明显看出,如表1所示。值得注意的是,经本发明处理过的不锈钢制品表面发生轻微的机械破坏时,仍不影响其优良的耐蚀性。

  其次,从点腐蚀临界电位方面也可以看出本发明的突出优点。表2列出经本发明所述方法处理过和未处理的18-8型不锈钢制品在不同浓度的NaCl中的点蚀临界电位。测试条件为室温,电位扫描速度为180mV/min。显然,点蚀临界电位是评价不锈钢耐点蚀性能的通用的重要参数,临界电位越正,则不锈钢的耐点蚀能力越强。

  表3和表4分别列出经本发明所述方法处理前后在不同测试条件(分别为室温,30%H2SO4,PARC 332腐蚀测定系统;室温,20%H2SO4+3% NaCl PARC 332腐蚀测量系统)下的一般腐蚀参数的比较,通常,腐蚀电位Ecorr越正,极化电阻Rρ越大,腐蚀电流越小,则材料的耐腐蚀性越好。从表中可以明显看出,经本发明处理过的不锈钢耐腐蚀性能得到极大的提高。

  从表5列出的失重试验数据可见,经本发明处理的不锈钢其耐蚀性提高了约三个数量级。

  此外,经本发明处理过的大多数不锈钢制品不影响其本身的物理性质,例如表面颜色、光泽度、可加工性、强度、耐磨性及导电导热性等。同时,本发明的处理装置、工艺简单,组分简单,容易控制,没有污染,处理时间短,用电省,电解液可反复使用,经济实用,易于工业化。

  随着科技和社会的发展,不锈钢的产量和用量与日俱增,广泛应用于各种工业环境,例如化工、石油、动力、海洋建筑装修和食品工业等,并日益普遍地应用于医疗和日常家庭生活,其目的在于防锈。然而,普通的不锈钢并非不生锈,因此,本发明具有很大的意义和经济效益。

  为不锈钢表面电化学处理装置图,其中1……恒电位仪,2……不锈钢制品,3……电解槽,4……辅助电极,5……电解液,6……参比电极。

  1.一种不锈钢电化学表面处理方法,待处理的不锈钢制品经预处理,其特征在于将不锈钢制品作为阳极,控制其恒电位值进行阳极极化处理,电解质溶液用HNO3,或者将不锈钢制品先作为阴极,控制其恒电位值进行阴极极化处理,再作为阳极,控制其恒电位值进行阳极极化处理,并继续改变其恒电位值进行钝化处理,电解质溶液也均用HNO3。

  2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于待处理的不锈钢制品作为阳极进行阳极极化处理所控制的电位值为1.0~1.7V(SCE),阳极极化时间大于2分钟。

  3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于待处理的不锈钢制品作为阴极进行阴极极化处理所控制的电位值低于-0.1V(SCE),阴极极化时间大于1分钟。

  4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于待处理的不锈钢制品进行阳极极化处理后的钝化处理电位值为0.2~0.9V(SCE),钝化处理时间大于1分钟。

  5.按照权利要求1至4所述的方法,其特征在于电解质溶液HNO3的浓度为0.1至10N。


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