奧氏體不銹鋼冷彎前表面的酸洗方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼冷彎前的酸洗方法，屬于不銹鋼表面處理【技術領域】。其主要特征在于，首先在酸洗前進行堿性化學方法除油，并添加多種表面活性劑來改善除油清洗效果。酸洗過程采取中性鹽與酸溶液相結合的工藝，降低酸洗成本，且采用鹽酸和硫酸取代傳統(tǒng)工藝中的硝酸溶液，并添加表面活性劑、緩蝕劑等添加劑改善酸洗效果。最后采用水洗和中性鹽結合的酸洗工藝，徹底除去前面工藝過程中殘留下的氯離子。經(jīng)該方法酸洗冷彎前的奧氏體不銹鋼，能有效地除去奧氏體不銹鋼表面的氧化皮，提高其金屬光澤度，改善其耐蝕性。
【專利說明】奧氏體不銹鋼冷彎前表面的酸洗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼冷彎前表面的酸洗方法，屬于不銹鋼表面處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近幾年，奧氏體不銹鋼因其良好的外觀和優(yōu)異的耐蝕性在城市軌道交通和高速鐵路方面得到廣泛應用。目前，軌道交通裝備用奧氏體不銹鋼型材主要通過冷彎成形工藝制造。不銹鋼在冷彎成形前表面會存在較厚的氧化皮，不僅影響不銹鋼的外觀質(zhì)量，也會對其冷彎性能產(chǎn)生不利影響，如產(chǎn)生冷彎開裂等現(xiàn)象。因此在冷彎前必須經(jīng)過酸洗除去其表面氧化皮。對于奧氏體型、馬氏體型、鐵素體型和雙相不銹鋼等，由于其組織成分不同，酸洗工藝也不盡相同。對于奧氏體不銹鋼而言，經(jīng)加工后氧化皮外層以鐵氧化物為主，內(nèi)層以鐵鉻氧化物等致密型氧化物為主。目前不同種類的不銹鋼均采用相同的酸洗工藝，且去除不銹鋼表面厚氧化皮時，使用溫度高，酸洗時間長，加工成本居高不下；而常溫酸洗工藝對除去薄氧化皮效果好，且酸洗后的不銹鋼冷軋板表面發(fā)暗，失去了原有的金屬光澤，不能滿足軌道交通裝備的要求。
[0003]一般認為，奧氏體不銹鋼采用侵蝕性較強的溶液酸洗效果較好。采用硝酸溶液酸洗奧氏體不銹鋼時，能較好的去除氧化皮，不銹鋼金屬光澤明顯。但此工藝會產(chǎn)生亞硝酸蒸汽，對人體及環(huán)境有害。由于環(huán)保的要求，該工藝受到了越來越嚴格的限制。近幾年開發(fā)了許多的“無硝酸酸洗工藝”，即在酸洗液中加入鹽酸和硫酸等無機酸取代原先的硝酸溶液。雖能滿足環(huán)保的要求，但當用含鹽酸的溶液酸洗不銹鋼后，氯離子被不銹鋼表面吸附，優(yōu)先吸附在金屬鈍化膜 上，并與鈍化膜中的陽離子結合成可溶性氯化物，結果在裸露出的金屬基體上生成點蝕核，并在介質(zhì)中陽離子氧化劑的促進作用下，金屬的腐蝕電位上升至點蝕臨界電位以上，進而形成蝕孔。特別是，軌道交通裝備用奧氏體不銹鋼在冷彎加工時，幾何形態(tài)上構成了大陰極-小陽極的結構，點蝕的陽極溶解速度加快；同時，由于點蝕發(fā)展過程中具有自動加速的特點，將很快導致不銹鋼的腐蝕穿孔破壞。這對于軌道交通裝備的安全產(chǎn)生嚴重危害。因此，氯離子的存在使不銹鋼易受腐蝕，影響了不銹鋼應用于軌道交通中的耐蝕性，所以酸洗過程中必須除去氯離子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有奧氏體不銹鋼冷彎前酸洗工藝方面的不足，以及更徹底避免氯離子對不銹鋼耐蝕性帶來的不利影響，本發(fā)明提供一種除去奧氏體不銹鋼表面氧化皮并提高其表面金屬光澤度的酸洗方法。具體方法包括以下步驟:
步驟1、將退火后的奧氏體不銹鋼通過一號酸洗槽進行化學除油，一號酸洗槽中的清洗液配方為:濃度15-40g/L的碳酸鈉，濃度3-6g/L的0P-10乳化劑，濃度2_5g/L的仲烷基磺酸鈉，濃度2-4g/L的十二烷基硫酸鈉，控制溫度為80±10°C，浸泡時間為2-3min ；
步驟2、將奧氏體不銹鋼通過二號酸洗槽，二號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為50-70°C，浸泡時間為2-3min ；
步驟3、將奧氏體不銹鋼通過一號電解槽，一號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為10~25%，電流密度為12~20A/dm2，電解時間為30s~60s ；
步驟4、將奧氏體不銹鋼通過二號電解槽，二號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為10~25%，電流密度為12~20A/dm2，電解時間為30s~60s ；
步驟5、將奧氏體不銹鋼通過三號電解槽，電流密度為l(T20A/dm2，前l(fā)(Tl5min控制酸洗溫度為45-55°C，后15~20min控制酸洗溫度為25_35°C ;其中三號電解槽的溶液配方為:濃度 280-320 ml/ L 的鹽酸，90-110 ml/ L 的硫酸，70-80 ml/ L 的雙氧水，45-55 ml/ L 的乙二醇/乙酸復配劑，2-5ml/L的聚氧乙烯辛烷基酚醚，2-5ml/L的烷基多糖苷；其中乙二醇/乙酸復配劑中乙二醇質(zhì)量占55~70%，乙酸質(zhì)量占30~45% ；
步驟6、將奧氏體不銹鋼通過三號酸洗槽，三號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為40-50°C，浸泡時間為l_2min,浸泡次數(shù)為2_3次；
步驟7、將奧氏體不銹鋼通過四號酸洗槽，四號酸洗槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為25-50%，溫度為65-75°C，浸泡時間為2_3min。
[0005]步驟I中0P-10乳化劑和仲烷基磺酸鈉為表面活性劑，十二烷基硫酸鈉為分散劑。0P-10乳化劑具有較好的潤濕和乳化作用，仲烷基磺酸鈉具有良好的滲透能力，是綠色添加劑，十二烷基硫酸鈉作為分散劑，能提高和改善油污在液體中的分散性。這些添加劑的使用均能加速除油過程。
[0006]步驟2中水洗達到清潔表面的作用。
[0007]步驟3和步驟4是采用中性鹽酸洗奧氏體不銹鋼，主要目的是除去以鐵氧化物為主的外層氧化皮。
[0008]步驟5是使用侵蝕性較強的酸溶液酸洗奧氏體不銹鋼，目的是進一步除去表面灰色膜，同時除去以鐵鉻氧化物等致密型氧化物為主的內(nèi)層氧化皮。該電解槽中除了由鹽酸和硫酸組成酸性較強的溶液，也添加了雙氧水氧化劑，雙氧水具有很強的氧化性，可使奧氏體不銹鋼表面難溶于酸洗液的化合物結構發(fā)生變化，但雙氧水不穩(wěn)定，本發(fā)明在溶液中添加乙二醇/乙酸復配劑作為穩(wěn)定劑，起到穩(wěn)定雙氧水，改善酸洗效果。同時，添加少量聚氧乙烯辛烷基酚醚和烷基多糖苷作為表面活性劑和緩蝕劑，既加快酸洗過程，也防止氯離子帶來的不利影響。該酸洗過程是整個奧氏體不銹鋼除去氧化皮最關鍵的一步，其中溫度的控制也很重要。若酸洗溫度不夠，內(nèi)層的致密性氧化皮難以脫落，需要長時間的酸洗，浪費了加工成本。但若長時間保持較高的溫度，將加快氯離子的滲入，破壞了不銹鋼的鈍化層，導致其耐蝕性下降。因此，本發(fā)明采用分段控制溫度法，前l(fā)(Tl5min采取較高溫度酸洗不銹鋼，加速內(nèi)層的鐵鉻氧化皮等脫落，待氧化皮脫落較完全后，降低酸洗溫度，以減少氯離子的破壞作用。
[0009]步驟6是為了清 除前面工序殘留下的氯離子且不引入新的氯離子，水洗浸泡奧氏體不銹鋼。
[0010]步驟7是采用中性鹽浸泡工藝，以徹底地除去氯離子，提升不銹鋼的耐蝕性。
[0011]本發(fā)明能夠除去奧氏體不銹鋼表面在退火時形成的氧化皮，以便于冷彎成型。處理后不銹鋼表面潔凈光亮，具有不失光、不褪色、不易泛黃等優(yōu)點，酸洗液不含硝酸，無黃煙產(chǎn)生，滿足綠色環(huán)保的要求?！揪唧w實施方式】
[0012]下面結合實施例詳細說明本奧氏體不銹鋼冷彎前表面的酸洗方法的【具體實施方式】，但本奧氏體不銹鋼表面的酸洗方法的【具體實施方式】不局限于下述的實施例。
[0013]實施例一
本實施例酸洗的是退火后的301L不銹鋼，其步驟如下:
(一)將退火后的奧氏體不銹鋼通過一號酸洗槽，一號酸洗槽的介質(zhì)是30g/L的碳酸鈉溶液，添加0P-10乳化劑4g/L，仲烷基磺酸鈉3g/L，十二烷基硫酸鈉3g/L，酸洗溫度為80°C，酸洗時間為3min ；
(二)將奧氏體不銹鋼通過二號酸洗槽，第二個酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為60°C，浸泡時間為3min ；
(三)將奧氏體不銹鋼通過一號電解槽，一號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為20%，電流密度為15A/dm2，電解時間為40s ；
(四)將奧氏體不銹鋼通過二號電解槽，二號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為20%，電流密度為15A/dm2，電解時間為40s ； (五)將奧氏體不銹鋼通過三號電解槽，三號電解槽的介質(zhì)為鹽酸300ml/L，硫酸100ml/L，雙氧水75 ml/L,乙二醇/乙酸復配劑50ml/L(乙二醇60%，乙酸40%)，聚氧乙烯辛烷基酚醚4ml/L，烷基多糖苷3ml/L，電流密度為15A/dm2，前15min電解溫度為50°C，后15min電解溫度為30°C ；
(六)將奧氏體不銹鋼通過三號酸洗槽，三號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為45°C，浸泡時間為2min,浸泡次數(shù)為3次；
(七)將奧氏體不銹鋼通過四號酸洗槽，四號酸洗槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為30%，溫度為70°C，浸泡時間為3min。
[0014]本實施例酸洗后301L不銹鋼表面是均勻的銀白色，經(jīng)檢測，不銹鋼表面無腐蝕痕跡，用酚醛試紙檢查不銹鋼表面沖洗液的PH值為7，通過比濁法測定不銹鋼表面沖洗液中氯離子含量低于0.4mg/L，其耐蝕性明顯優(yōu)于酸洗前。
[0015]實施例二
本實施例酸洗的是退火后的304不銹鋼，其步驟如下:
(一)將退火后的奧氏體不銹鋼通過一號酸洗槽，一號酸洗槽的介質(zhì)是40g/L的碳酸鈉溶液，添加0P-10乳化劑6g/L，仲烷基磺酸鈉5g/L，十二烷基硫酸鈉4g/L，酸洗溫度為90°C，酸洗時間為3min ；
(二)將奧氏體不銹鋼通過二號酸洗槽，二號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為70°C，浸泡時間為 2min ；
(三)將奧氏體不銹鋼通過一號電解槽，一號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為25%，電流密度為20A/dm2，電解時間為60s ；
(四)將奧氏體不銹鋼通過二號電解槽，二號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為25%，電流密度為20A/dm2，電解時間為60s ；
(五)將奧氏體不銹鋼通過三號電解槽,三號電解槽的介質(zhì)為鹽酸320ml/L，硫酸110ml/L，雙氧水80 ml/L,乙二醇/乙酸復配劑55ml/L (乙二醇65%，乙酸35%)，聚氧乙烯辛烷基酚醚5ml/L，烷基多糖苷5ml/L，電流密度為20A/dm2，前15min電解溫度為55°C，后15min電解溫度為25°C ；
(六)將奧氏體不銹鋼通過三號酸洗槽，三號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為50°C，浸泡時間為2min,浸泡次數(shù)為2次；
(七)將奧氏體不銹鋼通過四號酸洗槽，四號酸洗槽的介質(zhì)為Na2SO4溶液，溶液濃度為50%，溫度為75°C，浸泡時間為3min。
[0016]本實施例酸洗后304不銹鋼表面是均勻的銀白色，經(jīng)檢測，不銹鋼無腐蝕痕跡，用酚醛試紙檢查不銹鋼表面沖洗液的PH值為7，通過比濁法測定不銹鋼表面沖洗液中氯離子含量低于0.4mg/L，其耐蝕性優(yōu)于酸洗前。
[0017]實施例三
本實施例酸洗的是退火后的316不銹鋼，其步驟如下:
(一)將退火后的奧氏體不銹鋼通過一號酸洗槽，一號酸洗槽的介質(zhì)是15g/L的碳酸鈉溶液，添加0P-10乳化劑3g/L，仲烷基磺酸鈉2g/L，十二烷基硫酸鈉2g/L，酸洗溫度為70°C，酸洗時間為3min ；
(二)將奧氏體不銹鋼通過二號酸洗槽，二號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為50°C，浸泡時間為 2min ；
(三)將奧氏體不銹鋼通過一號電解槽，一號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為10%，電流密度為12A/dm2，電解時間為30s ；
(四)將奧氏體不銹鋼通過二`號電解槽，二號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為10%，電流密度為12A/dm2，電解時間為30s ；
(五)將奧氏體不銹鋼通過三號電解槽,三號電解槽的介質(zhì)為鹽酸280ml/L，硫酸90ml/L，雙氧水70 ml/L,乙二醇/乙酸復配劑45 ml/L (乙二醇65%，乙酸35%)，聚氧乙烯辛烷基酚醚2ml/L，烷基多糖苷2ml/L，電流密度為ΙΟΑ/dm2，前15min電解溫度為45°C，后15min電解溫度為25°C ；
(六)將奧氏體不銹鋼通過三號酸洗槽，三號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為40°C，浸泡時間為Imin,浸泡次數(shù)為2次；
(七)將奧氏體不銹鋼通過四號酸洗槽，四號酸洗槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為25%，溫度為65°C，浸泡時間為2min。
[0018]本實施例酸洗后316不銹鋼表面是均勻的銀白色，經(jīng)檢測，不銹鋼表面無明顯的腐蝕痕跡，酚醛試紙檢查不銹鋼表面沖洗液的PH值為7，通過比濁法測定不銹鋼表面沖洗液中氯離子含量低于0.4mg/L，其耐蝕性明顯優(yōu)于酸洗前。
【權利要求】
1.一種奧氏體不銹鋼冷彎前的酸洗方法，其特征在于包括以下過程: 步驟1、將退火后的奧氏體不銹鋼通過一號酸洗槽進行化學除油，一號酸洗槽中的清洗液配方為:濃度15-40g/L的碳酸鈉，濃度3-6g/L的OP-1O乳化劑，濃度2_5g/L的仲烷基磺酸鈉，濃度2-4g/L的十二烷基硫酸鈉，控制溫度為80±10°C，浸泡時間為2-3min ； 步驟2、將奧氏體不銹鋼通過二號酸洗槽，二號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為50-70°C，浸泡時間為2-3min ； 步驟3、將奧氏體不銹鋼通過一號電解槽，一號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為10~25%，電流密度為12~20A/dm2，電解時間為30s~60s ； 步驟4、將奧氏體不銹鋼通過二號電解槽，二號電解槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為10~25%，電流密度為12~20A/dm2，電解時間為30s~60s ； 步驟5、將奧氏體不銹鋼通過三號電解槽，電流密度為l(T20A/dm2，前l(fā)(Tl5min控制酸洗溫度為45-55°C，后15~20min控制酸洗溫度為25_35°C ;其中三號電解槽的溶液配方為:濃度 280-320 ml/ L 的鹽酸，90-110 ml/ L 的硫酸，70-80 ml/ L 的雙氧水，45-55 ml/ L 的乙二醇/乙酸復配劑，2-5ml/L的聚氧乙烯辛烷基酚醚，2-5ml/L的烷基多糖苷；其中乙二醇/乙酸復配劑中乙二醇質(zhì)量占55~70%，乙酸質(zhì)量占30~45% ； 步驟6、將奧氏體不銹鋼通過三號酸洗槽，三號酸洗槽的介質(zhì)為水，溫度為40-50°C，浸泡時間為l_2min,浸泡次數(shù)為2_3次； 步驟7、將奧氏體不銹鋼通過四號酸洗槽，四號酸洗槽的介質(zhì)為硫酸鈉溶液，溶液濃度為25-50%，溫度為65-75° C，浸泡時間為2_3min。
【文檔編號】C25F1/06GK103820842SQ201410059489
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權日:2014年2月21日
【發(fā)明者】姚正軍, 吳小鳳, 魏東博, 張平則, 羅西希, 楊紅勤, 林玉劃, 張澤磊, 徐尚君 申請人:南京航空航天大學