不锈钢部件化学钝化处理的标准规范.docx

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不锈钢部件化学钝化处理的标准规范

不锈钢部件化学钝化处理的标准规范

1.范围

1.1该规范包含了不同种类的不锈钢不见化学钝化处理的方法。

它包含对不锈钢不见进行除锈,清洗及钝化处理的优点和注意事项。

它列明了一些可替换用的测试方法保证对不锈钢部件的此类处理的有效性,并且这些方法都是符合相关标准的。

1.2实践A380中全面讨论了对不锈钢部件表面进行机械处理和化学处理的实验。

1.3为不锈钢部件钝化定义了一些可供选择的化学处理方法。

附录X1给出了一些非强制性信息,提供了对于不同级别的不锈钢如何正确选择钝化处理方法的一般指导,但是没有提出对特殊适应性或适应分类的级别,处理及规则的正确性提出参考建议。

1.4该规范提及的测试方法是为了证明钝化的有效性,特别是对于处理多余的铁和其他氧化物质时的有效性。

这些测试方法包括:

1.4.1实验A-水浸测试

1.4.2实验B-高湿度测试

1.4.3实验C-喷盐测试

1.4.4实验D-硫酸铜测试

1.4.5实验E-铁氰化钾硝酸盐测试

1.4.6实验F-铁离子测试

1.5测试值的标准单位为英寸/磅。

括弧里的SI单位仅提供参考。

1.6以下注意事项的警告只针对测试方法部分,即该规范的14-18章节:

该标准并不旨在提出所有的安全问题,如果有的话,与其使用相关。

该标准的使用者有责任建立安全健康的实验并在使用前确定规则限制的适用性。

2.相关文献

2.1美国材料试验学会标准:

A380对不锈钢部件,设备和ASTM年度图书卷01.03.中材料的清洗,除锈及去钝化的实验B117对ASTM年度图书卷03.02.中材料进行喷盐（雾化的实验

C254对不锈钢材料（ASTM年度图书卷02.05.中材料编制及电镀的实验

2.2联邦的规范标准:

QQ-P-35C耐腐蚀钢材的钝化处理方法

3.术语

3.1该标准特定的术语定义-在该标准规范中定义常用的术语passivation是必要的（详见讨论。

3.1.1讨论-如果不锈钢暴露在空气或潮湿的环境下产生了防钝化膜,它会自动钝化。

外界表面污染物的存在,包括灰尘,油脂,游离铁等等物质可能会干涉钝化层的形成。

清洗这些污染物会同时使不锈钢钝化,因为有氧化物质接触不锈钢的表面。

可形成氧化生锈环境的化学处理方法也会使不锈钢表面的钝化层扩大。

3.1.1.1在该规范中,除非有特殊的定义,否则钝化即定义为使用温和氧化物的化学方法处理不锈钢的过程,例如硝酸盐溶液。

该处理方法目的在于去除游离铁及其他异物,但不会去除不锈钢上的热色调和氧化铁皮。

假如为了提高不锈钢的切削加工性而多加了硫元素,钝化

时需要去除表面的硫化物以确保最大限度的提高耐腐蚀性。

3.1.1.2在空气或其他氧化环境下,当不锈钢表面没有氧化铁皮和外源物质时其表面容易产生防钝化层,更通俗的说法就是钝化。

3.1.1.3化学处理方法,例如使用重铬酸钠溶液,更容易使没有氧化铁皮和外源物质的不锈钢表面快速形成钝化层。

此处理方法（在常用方法中有时也被称作钝化在该标准规范中叫做后清洗处理方法,用于区别与化学处理方法去除不锈钢表面游离铁的能力。

3.1.1.4利用化学方法去除比锈钢表面的热色调或氧化铁皮和溶解不锈钢的能力叫做酸浸。

酸浸本质上比3.1.1.1中定义的钝化方法更加强势。

酸浸处理过的不锈钢表面没有氧化铁皮、游离铁和其他外源物质,也不像3.1.1.1中钝化时需要分别处理。

3.1.1.2中的钝化过程不需要进一步的化学处理,但是如果使用了3.1.1.3中的后清洗处理方法会提高效率。

3.1.1.5电化学处理方法,包括利用电解和电镀的方法去除不锈钢表面的热色调或氧化铁皮层和溶解不锈钢。

使用该方法钝化比3.1.1.1中定义的方法更有效。

通过这些方法处理过的不锈钢表面没有氧化铁皮、游离铁和其他外源物质,也不像3.1.1.1中钝化时需要分别处理。

3.1.1.2中的钝化过程不需要进一步的化学处理,但是如果使用了3.1.1.3中的后清洗处理方法会提高效率。

关于化学处理方法的表述包括电化学处理方法,除非有其他特别的说明。

4.订购须知

4.1购买者负责指定适应特定材料的实验方法。

该标准是美国联邦标准规范QQ-P-35C的代替标准。

该标准是否适合使用由购买者决定。

4.2除非由购买者特别说明,适用于不锈钢部件的化学处理方法必须从上述钝化处理方法中选择。

5.材料及钝化处理的准备

5.1钝化处理应使用下列一种或几种方法。

对某一特定级别的不锈钢的特定处理方法的有效性由其结果符合测试要求的程度来说明:

5.1.1硝酸法

5.1.2柠檬酸法

5.1.3其他化学处理方法,包括电化学处理方法

5.1.4中和法,以及

5.1.5后清洗发

5.2材料:

5.2.1用于钝化处理的化学物质必须能产生符合该标准中一种或多种要求的钝化表层。

根据测试用不锈钢的大小和数量,注意所选化学物质的计量、浓度、纯净度及化学反应的温度。

5.2.2操作员必须记录钝化溶液的浓度和温度以此证明处理每批不锈钢都需要特定的钝化环境。

该记录用于消费者购买不锈钢时检测产品使用。

操作者禁止泄漏专利化学混合物的精确成份,但是必须对混合物质做唯一的区别标记以便下次使用时精确无误。

5.2.3操作者负责安全处理化学处理过程中产生的所有物质。

5.3钝化处理的准备

5.3.1钝化处理前的预处理方法和过程,包括除锈和酸浸的机械和化学处理方法是否单独使用或者两者结合使用,必须符合实验A380的要求。

如果需要电化学清洗,必须按照实验B254

的方法进行。

5.3.2初加工过的不锈钢表面无油渍、油脂、锈斑、斑点及其他异物。

5.3.3包括酸浸在内的对不锈钢进行的最后的表面处理,检测前不需要进行进一步的钝化处理,除非购买者有特殊的要求。

6.硝酸溶液处理法

6.1钝化处理

6.1.1在规定的时间特定的温度下,将不锈钢部件浸泡在以下水溶液中。

6.1.1.1硝酸溶液1-该溶液中含有20-25%（容积百分比的硝酸溶液和2.5+0.5%（重量百分比的重铬酸钠。

在120-130华氏度（49-54摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡20分钟的时间。

6.1.1.2硝酸溶液2-该溶液含有20-45%（容积百分比的硝酸溶液。

在70-90华氏度（21-32摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡30分钟的时间。

6.1.1.3硝酸溶液3-该溶液含有20-25%（容积百分比的硝酸溶液。

在120-140华氏度（49-60摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡20分钟的时间。

6.1.1.4硝酸溶液4-该溶液含有45-55%（容积百分比的硝酸溶液。

在120-130华氏度（49-54摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡30分钟的时间。

6.1.1.5硝酸溶液5-其他温度,时间和不同浓度硝酸的组合,不管该溶液中有没有其他例如催化剂、抑制剂或合适的溶液等等的化学物质,只要可以生成符合测试要求的不锈钢部件的溶液都可以。

6.2清水漂洗-从钝化溶液中去除不锈钢部件后立即进行全面的清洗。

可在静止的水中清洗,可在流动的水中清洗,也可进行喷洗,或者几种方法结合起来清洗。

清洗时也可使用单独的化学方法来中和（详见9.1钝化媒介。

最后的漂洗液固体含量最多为200%。

7.柠檬酸溶液处理法

7.1钝化处理方法

7.1.1在规定的时间特定的温度下,将不锈钢部件浸泡在以下水溶液中。

7.1.1.1柠檬酸溶液1-该溶液中含有4-10%（重量百分比的柠檬酸溶液。

在140-160华氏度（60-71摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡4分钟的时间。

7.1.1.2柠檬酸溶液2-该溶液中含有4-10%（重量百分比的柠檬酸溶液。

在120-140华氏度（49-60摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡10分钟的时间。

7.1.1.3柠檬酸溶液3-该溶液中含有4-10%（重量百分比的柠檬酸溶液。

在70-120华氏度（21-49摄氏度的温度下,将不锈钢部件至少浸泡20分钟的时间。

7.1.1.4柠檬酸溶液4-其他温度,时间和不同浓度柠檬酸溶液的组合,不管该溶液中有没有其他例如催化剂、抑制剂或合适的溶液等等的化学物质用于提高清洗效率,只要可以生成符合测试要求的不锈钢部件的溶液都可以。

7.1.1.5柠檬酸溶液5-其他温度,时间和不同浓度柠檬酸溶液的组合,不管该溶液中有没有其他例如催化剂、抑制剂或合适的溶液等等的化学物质用于提高清洗效率,只要可以生成符合测试要求的不锈钢部件的溶液都可以。

浸泡溶液的PH值在1.8-2.2之间。

7.2清水漂洗-从钝化溶液中去除不锈钢部件后立即进行全面的清洗。

可在静止的水中清

洗,可在流动的水中清洗,也可进行喷洗,或者几种方法结合起来清洗。

清洗时也可使用单独的化学方法来中和（详见9.2钝化媒介。

最后的漂洗液固体含量最多为200%。

8.包括电化学处理方法在内的其他化学溶液处理方法

8.1众所周知去除不锈钢表面的外源物质,包括去除游离铁,可通过不同的媒介来实现,利用合适的技艺和方法、适合的钝化媒介还可得到益处。

电解时,该处理方法从外部对不锈钢部件供电。

符合该标准的此类钝化处理方法是否适用取决于反应后的部件是否符合测试的要求。

8.2不锈钢部件要求在水溶液中进行处理,不管是否从外部供电,也必须在规定的温度范围内进行处理以此保证处理过的不锈钢部件符合测试的要求。

8.3清水漂洗-从钝化溶液中去除不锈钢部件后立即进行全面的清洗。

可在静止的水中清洗,可在流动的水中清洗,也可进行喷洗,或者几种方法结合起来清洗。

清洗时也可使用单独的化学方法来中和（详见9.2钝化媒介。

最后的漂洗液固体含量最多为200%。

9.中和反应处理方法

9.1清洗不锈钢部件后,其表面的钝化介质应停止化学反应,无论是否需要进行独立的中和反应处理。

9.2中和反应的步骤是否合适取决于反应后的部件是否符合测试的要求。

（详见备注1

备注1-中和反应的媒介和步骤的选择取决于钝化化学和处于经济适用的考虑。

例如一个中和反应过程须在160-180华氏度（71-82摄氏度的温度下,5%的氢氧化钠溶液里至少进行30分钟的时间,然后再进行清水漂洗。

10.后清洗处理方法

10.1尽管不锈钢在空气或其他氧化环境下会自行形成钝化层,有具体要求时,操作者应该采用能加快化学清洗处理过的不锈钢表面形成钝化层的化学处理方法。

例如能加快钝化层的形成但是不能去除不锈钢表面游离铁的媒介的溶液应该是重铬酸钠溶液。

10.2如果用户要求,按照6.2,7.2,或8.3要求的方法进行最后漂洗后的一小时以内,所有铁素体和马氏体钢部件必须浸泡在含有4-6%（重量百分比重铬酸钠溶液的水溶液中,温度控制在140-160华氏度（60-71摄氏度,至少浸泡30分钟。

然后根据6.2,7.2或8.3条的要求进行漂洗。

最后使不锈钢部件充分干燥。

10.3购买者会具体要求其他的后清洗处理方法。

11.完成

11.1钝化反应后的部件需呈现出干净的表面,用肉眼看无腐蚀,无凹痕,有光泽。

12.检测机构

12.1如果用户要求,购买者有权进行检验并决定检测机构是否有能力操作具体指定的实验。

13.批次,测试频率和实验方法的选择

13.1批次的定义-一批必须包含以下一种钝化部件,由操作者自行选择:

13.1.1含有类似合金和生产工艺并在同一天或同一时间段内进行预处理和钝化处理后钝化部件可确保钝化处理结果的一致性。

13.1.2同一产品同一规格同一装运期的钝化部件。

13.1.3涉及几种部件时,必须是经过了整个生产流程的不锈钢才能成为钝化部件。

13.2除非购买协议具体说明需要测试的次数,每批测试一次就足够了。

13.3购买协议需具体说明,每批不锈钢部件都要进行以下一种或几种测试实验。

不是所有的测试方法都适合不同级别的不锈钢。

（详见备注2。

13.3.1实验A-水浸测试

13.3.2实验B-高湿度测试

13.3.3实验C-喷盐测试

13.3.4实验D-硫酸铜测试

13.3.5实验E-铁氰化钾硝酸盐测试

备注2-不锈钢表面没有游离铁存在,有些实验也会产生阳极反应。

一些合金含量少的马氏体或铁素体的不锈钢进行实验C时会产生上述的结果。

14.实验A-水浸测试

14.1该实验用于检测不锈钢表面的游离铁和其他阳极表面的杂质。

14.2代表钝化部件的样品需浸泡在有蒸馏水无锈容器中1小时然后在空气中干燥1小时。

如此反复操作至少12次。

14.3测试用样品表面不存在由游离铁颗粒导致的锈斑和污点。

15.实验B-高湿度测试

15.1该实验用于检测不锈钢表面的游离铁和其他阳极表面的杂质。

15.2该实验必须在能够保证测试条件的湿度箱中进行。

15.3代表钝化部件的样品需浸泡在丙酮或甲醇溶液中,或者用干净的纱布沾上丙酮或甲醇溶液涂抹在样品的表面,然后在惰性气体或无水容器中干燥。

清洁并干燥后的样品需放置在湿度为97±3%,温度为100±5华氏度（38±3摄氏度的环境下至少24小时。

15.4测试用样品表面不存在由游离铁颗粒导致的锈斑和污点。

16.实验C-喷盐测试

16.1该实验用于检测不锈钢表面的游离铁和其他阳极表面的杂质。

16.2根据实验B117的要求,在代表钝化部件的样品上碰上5%的盐溶液,试验时间至少2小时。

16.3测试用样品表面不存在由游离铁颗粒导致的锈斑和污点。

17.实验D-硫酸铜测试

17.1该实验用于检测200-300级奥氏体不锈钢,沉淀硬化的不锈钢和含有有16%以上铬元素的400级铁素体不锈钢表面的游离铁。

此实验不适用与含有16%以下铬元素的400级马氏体不锈钢或者含有16%以下铬元素的400级铁素体不锈钢,因为不管这些不锈钢阳极表面有无杂质都会产生阳极反应。

该实验也不适用于食品加工过程中使用的不锈钢部件。

17.2测试溶液的配制:

先将1毫升硫酸溶液（H2SO4,比重1.84克倒入250毫升的蒸馏

水中，再将4克硝酸铜五水化合物（CuSO4·5H2O）溶解在该溶液中。

配制时间超过两周的硫酸铜溶液不可用。

17.3在表面涂抹硫酸铜溶液的样品需涂抹更多的溶液以保证其表面至少6分钟保持湿润。

6分钟以后，小心的漂洗和干燥样品表面，如有铜的沉淀无不能破坏。

17.4被测试样品的表面无铜的沉淀物。

18.实验E-铁氰化钾硝酸盐测试18.1该实验用于检测数量较少的游离铁。

它适用于检测200-300级奥氏体不锈钢表面的游，离铁。

然而该实验不适用于检测400级铁素体不锈钢和马氏体不锈钢表面的游离铁，因为不管其阳极表面有无杂质都会产生阳极反应。

该实验也不适用于食品加工过程中使用的不锈钢部件。

18.2测试溶液的配制：

在500毫升蒸馏水中加入10克铁氰化钾，再加入30毫升浓度为70%的硝酸溶液，搅拌直至所有的铁氰化物溶解，然后用蒸馏水稀释该溶液至1000毫升。

该溶液必须实验当天配制。

18.3在测试样品的表面涂抹该溶液。

30秒内出现的深蓝色表明金属铁的存在。

18.4被测试的样品表面不能存在能说明有游离铁存在的深蓝色。

18.5如果是负极反应，应该用温水全面的冲洗样品表面的测试溶液。

如果是阳极反应，用10%的乙酸溶液和8%的草酸溶液混合去除表面的深蓝色斑点。

19.实验F-游离铁测试19.1该试验用于检测不锈钢表面的游离铁。

该试验对均匀清洗过的大块部件更为有效，但是上述大块部件很难推测其大小或者不能轻易将他们放置在实验A（14章节）和实验B（15章节）规定的环境里。

除非购买者特别说明，实验的次数和实验的地点由操作者决定并保证给购买者提供有代表性的实验结果。

19.2实验时，在不锈钢部件表面放置一块在50华氏度（10摄氏度）或更高的温度下完全浸泡在蒸馏水中至少60分钟的干净的布。

布与不锈钢表面的接触面积至少20平方英寸（130平方厘米）。

整个实验过程都必须保证布是潮湿的，可通过延缓外部蒸发的方法，也可在布上加饮用水，还可用海绵或者类似的东西支撑着布。

一块布只能做一次实验以避免污染。

移除实验用的布，将不锈钢部件放置在空气中干燥以备检测所需。

19.3测试用样品表面不存在由游离铁颗粒导致的锈斑和污点。

20.产品的撤回和重新实验20.1不符合购买合同中规定的测试要求的批次都要撤回。

由实验人员自行选择对于撤回的批次是否重新预处理、重新钝化然后重新测试。

重新测试的次数必须是原来规定测试次数的2倍。

测试用样品数量由该批次的总数量决定。

所有重新测试的样品都必须通过规定的可接受的标准规范，该批产品方可接受。

21.精确度与偏差21.1对于实验A，B,C,D和E的精确性和偏差没有同一的说法，因为实验结果仅仅说明实验过程的成功是否符合标准规范。

22.资质证书22.1如果购买合同中有明确说明，包括符合3.1.1.2条款实验环境的记录在内的实验用报告应提供给购买者。

附录（非强制性信息）X1关于钝化术语的信息备注X1.1-以下信息都是来源于联邦规范QQ-P-35C（1988年10月28日）的某一章节，作为一般或解释性质的信息，可能会有所帮助，但不是强制性的。

在文本中已进行了稍微的修改以方便参考只要文件并纠正技术上的不准确。

X1.1预期用途-该标准规范中的钝化处理方法旨在提高所有种类的不锈钢部件的防腐蚀性。

X1.1.1如成型，机械加工，翻转及研磨加工作业期间，铁粒子或其他异物颗粒可能附着在或嵌入到不锈钢零件表面。

这些颗粒必须被去除否则会形成锈斑或污点。

通过化学处理方法可去除铁颗粒和其他异物颗粒，不管是否用化学方法来加强该氧化层的形成，然后其干净的表面会形成一钝化层，即可防止上述现象的产生。

X1.1.2该标准规范不适用于处理不锈钢部件表面的黑色氧化层，典型案例为摄影或光学仪器。

X1.2购买协议的内容-购买者需选择该标准规范中指定的内容并在合同中说明以下内容：

X1.2.1标准规范的名称，编号和出版日期X1.2.2材料的类型和适用的规格X1.2.3采用的测试试验（详见1.4）X1.2.4标准规范中没有定义过的批次大小X1.2.5标准规范中没有涉及到的参考资料X1.3不锈钢的级别-根据不锈钢的特性，例如耐腐蚀型、设计标准和制造要求等来区别不同种类的不锈钢。

表X1.1是不同级别不锈钢适用的钝化处理方法的总汇表，但是没有囊括所有级别的不锈钢和所有种类的钝化处理方法。

表X1.1不同级别不锈钢推荐使用的硝酸溶液钝化处理方法钝化处理级别奥氏体的S20100S20200S30100S30200S30400S30403S30409S30430S30451S30500····················硝酸溶液1硝酸溶液2硝酸溶液3硝酸溶液4级别易切削的S30300S30323S30310S30323S30330S30345S30360S34720S34723S43020··········硝酸溶液1钝化处理硝酸溶液2硝酸溶液3硝酸溶液4

S30800S30900S30908S30940S31000S31400S31600S31603S31609S32100S32109S34700S34709双层的S32900铁素体的S40500S40900S42900S43000S43400S43600S44200S44600S44627·································S43023S44020S44023马氏体的S40300S41000S41400S41600S41623S42000S43100S44002S44003S44004······················沉淀硬化的··K66286S13800S15500S15700S17400S17700S35500S36200························X1.4干净的水-至多含有200%固体物质的说称为干净的水。

最后漂洗前，不锈钢部件即要在静止的水中清洗也要在流动的水中清洗，或者进行喷洗，或者两种方法结合起来一起使用。

X1.5化学方法处理后干净的表面-将水涂在该表面时，水会短暂的停留并形成连续不断的水膜且该表面没有任何杂质和破坏部件质量的残留水膜沉淀的存在，这样的表面叫做化学处理后干净的表面。

X1.6实验标本-如果用实验标本代替不锈钢部件，那么该实验标本必须与所代替的不锈钢部件经过相同的加工步骤，如机加工、研磨加工、热处理、焊接处理等等，这样的实验标本才能有效代替不锈钢部件。

X1.7渗碳表面-如不锈钢的表面渗碳元素就不能进行钝化处理因为碳元素和铬元素会在其表面形成碳铬化合物。

X1.8渗氮表面-有渗氮表面的不锈钢部件不应该进行钝化处理因为会加剧腐蚀渗氮层。

X1.9该标准规范提供的钝化处理方法和联邦标准规范QQ-P-35C中的一样，但是还提供了可选择的钝化处理方法。

处理后的部件符合具体列明的测试要求的程度可证明钝化处理方法的有效性。

X1.10400C级马氏体钢-像400C级的高强度钢遇酸发生氢脆或晶间腐蚀。

清洗时推荐机械方法或其他化学方法。

X1.11喷盐法典型适用于评测奥氏体不锈钢，不适用于所有的马氏体不锈钢或铁素体不锈钢。