化学钝化处理工艺原理技术及功能作用介绍

钝化是一种表面处理工艺，通过形成保护层来增强金属的耐用性，有效防止腐蚀并提高各行业产品的使用寿命。

冶金学家面临的挑战与钝化的必要性

冶金学家面临的关键挑战之一是保护材料免受腐蚀以及加工、制造和焊接等制造过程中产生的碎片、夹杂物、金属氧化物、化学品、油脂和油的任何其他污染物。许多金属在暴露在空气和水中时很容易受到腐蚀，这将导致金属部件承受应力，并可能在生产过程中或对产品的最终使用产生破坏性影响。因此，需要保护金属部件免受这些污染和腐蚀，而金属钝化就是这样一个重要的过程，它能提供薄而均匀的氧化层，增加耐腐蚀性，延长零件寿命，去除表面污染，降低零件污染的风险，并延长系统维护间隔。

钝化的工作原理

为了保护不同的金属合金免受腐蚀，工业化学精加工实践中广泛采用称为钝化的后制造工艺。在此过程中，通常使用温和的氧化剂，例如硝酸和柠檬酸。这些酸可以带走表面的无外源铁、硫化物和其他异物颗粒，并形成氧化层或薄膜，充当保护罩。这降低了金属材料和空气之间发生化学反应的可能性，从而在不改变其外观的情况下提供表面防腐蚀保护。需要注意的是，该过程的关键部分是酸不应影响金属本身。

钝化过程的步骤

第 1 步：组件清洁

金属零件清洁，即去除机械加工留下的任何表面油脂、化学品或碎片，是钝化过程的开始。元件清洗在此过程中起着至关重要的作用，如果没有这一步，金属表面的异物将限制钝化的效果。

第 2 步：酸浴浸泡

为了去除表面上的任何游离铁颗粒，在清洁步骤之后将部件浸入酸浴中。该过程的此步骤使用三种常用方法：

步骤 3：硝酸浴

传统的钝化方法是硝酸，它可以最有效地重新分布金属表面的分子结构。然而，由于硝酸被归类为危险物质，因此也有一些缺点。它会释放出对环境有害的有毒气体，并且可能需要更长的处理时间并进行特殊处理。

步骤 4：硝酸和重铬酸钠浴

将重铬酸钠加入硝酸中可强化某些特定合金的钝化过程。这种方法不太常见，因为重铬酸钠会放大硝酸浴的危害。

步骤 5：柠檬酸浴

对于钝化过程来说，柠檬酸浴是比硝酸更安全的替代品。它不排放任何有毒气体，不需要任何特殊处理，也是一种环保方法。不过，柠檬酸钝化的化合物存在有机生长和霉菌的风险，因此它一直难以获得认可。近年来，创新消除了这些问题，使其成为一种具有成本效益的方法。

无论采用何种方法，为了将金属的耐腐蚀性恢复到其原材料状态，该沐浴过程都会在部件表面产生化学反应，添加一层薄而均匀的氧化膜，几乎不存在铁分子。

钝化方法

水箱浸没

将部件浸入装有化学溶液的槽中，有利于同时处理所有制造表面，以获得均匀的光洁度和最佳的耐腐蚀性。

循环

特别推荐用于输送腐蚀性液体的管道，其中化学溶液通过管道系统循环。

喷涂应用

将化学溶液喷洒在部件表面。适当的酸处理和安全程序对于此类方法至关重要，并且有利于现场处理。

凝胶应用

通过在部件表面刷上糊剂或凝胶，可以完成手动处理。它对于焊缝和其他需要手动细节的复杂区域的点处理是有利的。

哪些材料可以钝化

• 阳极氧化 铝和钛。

• 钢铁等含铁材料。

• 不锈钢，可具有氧化铬表面。

• 镍，一些应用含有氟化镍。

• 有机硅，用于半导体工业的二氧化硅。

钝化工艺的应用

医疗行业

在医疗保健领域，为了减少医疗设备上的有害交叉污染，专业人员使用钝化工艺。钝化表面上的氧化层可防止微观污染物的侵害，从而形成清洁、光滑的表面，更易于消毒。

食品和饮料行业

卫生要求是许多行业的重要因素。为了降低设备或处理的最终产品的腐蚀和生锈风险，部件的钝化至关重要。

航空航天工业

可能需要钝化的部件有不锈钢部件、执行器、液压执行器、起落架部件、控制杆、喷气发动机的排气部件和驾驶舱紧固件。

重型设备

滚珠轴承和紧固件

军工

枪械和军事装备

能源行业

配电及输电

钝化工艺的优点和缺点

优点

• 机械加工后残留污染物的去除

• 提高耐腐蚀性

• 降低制造过程中的污染风险

• 增强的组件性能

• 均匀光滑的表面/外观

• 闪亮的表面

• 易于清洁的表面

缺点

• 钝化不能有效去除焊接部件上的污染物。

• 根据指定的金属合金，必须保持化学浴的温度和类型。这将增加过程的成本和复杂性。

• 酸浴会损坏一些铬和镍含量较低的金属合金。因此，它们不能被钝化。

总结

钝化是一种重要的表面处理，可保护零件或产品免受腐蚀和污染。该过程涉及使用温和的氧化剂（例如硝酸和柠檬酸）去除异物并形成保护性氧化层。该层可防止与空气发生化学反应，从而延长金属部件的使用寿命和性能。

您可以使用不同的方法来实现钝化表面处理，包括浸槽和喷涂。此外，它还是医药、食品饮料、航空航天和能源等行业的重要组成部分。

钝化常见问题及解答

钝化和酸洗一样吗？

答：不一样，酸洗过程会去除焊接零件表面的所有碎片、焊剂和其他污染物，并为钝化做好准备。酸洗不能保护钢材免受腐蚀，只能清洁表面以进行钝化。

钝化可以使不锈钢耐腐蚀吗？

答：不，不存在 100% 防腐蚀的说法。然而，由于钝化过程，不锈钢零件的使用寿命非常长。

不锈钢钝化可以选择吗？

答：不，钝化是不锈钢部件的必经工序。如果没有钝化过程，该部件将在很短的时间内容易受到腐蚀。