第2章　不锈钢氧化皮的清除和酸洗

2.1　不锈钢氧化皮的清除

2.1.1　不锈钢氧化皮的结构

不锈钢表面存在的氧化皮结构致密，与基体附着力强，在以后的钝化、电镀、着色等装饰处理之前必须首先要清除干净。

（1）不锈钢氧化皮的化学组成。不锈钢内含有铬、镍、铁、少量的碳和硅，可能存在锰、钛、钼、钨等元素，在冶炼、熔铸、热轧、热处理、焊接等工艺过程中，不可避免地会生成氧化皮，氧化皮组成物中存在着多种多样的氧化物结构。不锈钢氧化皮化学组成物见表2-1［1］。

（2）不锈钢氧化皮的复杂性及其危害性。不锈钢氧化皮结构的复杂性使氧化皮的完整性受到破坏，不完整性包括膜的晶体结构和电子结构的不均匀性。不完整的氧化皮不但没有装饰性外观，而且使金属表面的电化学腐蚀加快。氧化膜中新的氧化物的形成，由于体积差异，会在金属表面产生应力，氧化物与基体的热膨胀系数不同，也会产生相应的应力。表面应力的存在加快了表面的应力腐蚀。因此，不锈钢表面因各种原因形成的不完整的氧化物、氧化皮有害无益。去除不锈钢表面的这些氧化皮对顺利进行下道工序加工，防止不锈钢表面腐蚀，保持表面光洁，延长不锈钢零部件的使用寿命，具有重要的实际意义。

2.1.2　不锈钢氧化皮的清除

有机械法、化学法和电化学法。机械法在第1章中的磨光、抛光、滚光等诸节中已阐述。由于不锈钢氧化皮组成的复杂性，要使表面氧化皮清除干净，又要使表面达到高度清洁和平整，并非易事。清除不锈钢氧化皮一般要分两步进行，第一步为预处理，第二步为去灰渣。

2.1.2.1　不锈钢氧化皮预处理

预处理使氧化皮变得疏松，然后再进行酸洗，易于除去。预处理又可分为下列方法。

（1）碱性硝酸盐熔融处理法。碱性熔融物含有氢氧化物87％（质量分数），硝酸盐13％（质量分数），熔融盐中两者的比例应严格控制，使熔融盐具有最强的氧化力、最低的熔点和最小的黏度。在生产过程中只分析硝酸钠含量不少于8％（质量分数）。在盐浴炉中进行处理，温度为450～470℃，时间对铁素体不锈钢为5min，奥氏体不锈钢为30min。

在预处理过程中，铬的氧化物与碱发生反应，生成物是亚铬酸钠：

生成的亚铬酸钠（NaCrO2）再被硝酸钠氧化，转变为易溶于水的铬酸钠（Na2CrO4）。反应式如下：

同样，铁的氧化物和尖晶石也可被硝酸盐氧化，变成疏松的三价的氧化铁，易被酸洗时除去。

由于高温作用，形成的氧化物部分剥落，以沉渣的形式沉入浴炉底。

碱性硝酸盐熔融预处理工艺流程：蒸气除油→预热（150～250℃，时间20～30min）→熔融盐处理→水淬→热水洗。

熔融盐处理不适于有焊缝间隙或卷边的组合件。零件从熔融盐炉取出后水淬时，会溅起一股带刺激性的碱、盐雾，故水淬时应采用深井式防溅水淬槽，见图2-1。水淬时先将零件筐吊入槽内，停在水平面上方，关闭槽盖，再把零件筐降到水中，直到淹没即可。

（2）碱性高锰酸钾预处理。处理液中含有氢氧化钠100～125g/L，碳酸钠100～125g/L，高锰酸钾50g/L，溶液温度95～105℃，处理时间2～4h。碱性高锰酸钾的处理效果虽不如熔融盐处理，但其优点是适用于有焊缝或卷边的组合件。

（3）浸渍法预处理。为使氧化皮松动，直接采用下列强酸浸渍预处理，为防止酸对基体金属的溶解，要严格控制酸浸时间和酸液温度。浸渍法酸液预处理法所用溶液成分及工艺条件见表2-2。

（4）电化学法。利用电化学溶解及电极上析出气泡的机械作用剥离氧化皮。其优点是腐蚀性较小，速度快。电化学法去氧化皮溶液成分及工艺条件见表2-3。

2.1.2.2　不锈钢去灰渣

不锈钢氧化皮从盐浴炉出来后表面上剩下的氧化物灰渣可在下列溶液中除去（见表2-4）。

2.1.2.3　除氢

不锈钢在酸洗过程中有一定量的氢原子吸附在基体内，易造成氢脆现象。对高强度不锈钢要进行除氢处理。除氢方法如下。

（1）碱性溶液阳极电解法。在氢氧化钠50～60g/L，碳酸钠10～20g/L，磷酸三钠50～60g/L，硅酸钠10～20g/L，温度80℃的溶液中，在阳极上，电流密度10A/dm2，时间10min，可有效去除吸附在表面上的氢。

（2）加热法。即将不锈钢零件放在烘箱内在200℃温度时烘1～2h以去除氢。