不锈钢酸洗钝化的原理

不锈钢酸洗钝化的原理。

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必要性

奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能、耐高温氧化性能、良好的低温性能和良好的机械加工性能。因此，广泛应用于化工、石油、动力、核工程、航空航天、海洋、医药、轻工、纺织等部门。其主要目的是防腐和防锈。不锈钢的耐腐蚀性主要取决于表面钝化膜。如果薄膜不完整或有缺陷，不锈钢仍然会被腐蚀。工程中通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐腐蚀潜力发挥更大。在不锈钢设备和部件的成型、组装、焊接、焊接检查（如探伤、耐压试验）和施工标记过程中，表面油、锈蚀、非金属污垢、低熔点金属污染物、油漆、焊渣、飞溅物等，影响不锈钢设备和部件的表面质量，破坏其表面氧化膜，降低钢的综合腐蚀性能和局部腐蚀性能（包括点腐蚀、间隙应力），甚至导致腐蚀应力。

不锈钢表面清洗、酸洗和钝化，除了限度地提高耐腐蚀性外，还具有防止产品污染和获得美观的作用。GB150《压力容器》规定，不锈钢和复合钢板制造的容器表面应进行酸洗和钝化。这一规定是针对石化工业中使用的压力容器，因为这些设备用于直接接触腐蚀介质，有必要提出酸洗和钝化，以确保耐腐蚀和耐腐蚀性。对于其他工业部门，如果不是为了防腐，只基于清洁和美观的要求，而使用不锈钢不需要酸洗和钝化。但不锈钢设备的焊缝也需要酸洗和钝化。对于核工程，部分化工设备等使用要求严格，除酸洗钝化外，还应采用高纯度介质进行终精细清洗或机械、化学、电解抛光等精细处理。

原理

不锈钢的耐腐蚀性主要是由于表面覆盖着一层非常薄的（约1nm）致密的钝化膜，这是不锈钢保护的基本屏障。不锈钢钝化具有动态特性，不应被视为完全停止腐蚀，而是形成扩散阻挡层，大大降低阳极反应速度。通常在还原剂（如氯离子）的情况下，在氧化剂（如空气）存在时，通常会损坏膜。

不锈钢工件放置在空气中会形成氧化膜，但该膜的保护性不够完善。通常需要彻底清洗，包括碱洗和酸洗，然后用氧化剂钝化，以确保钝化膜的完整性和稳定性。酸洗的目的之一是为钝化处理创造良好的条件，以确保高质量的钝化膜的形成。由于不锈钢表面平均腐蚀10μm厚，酸液的化学活性使缺陷部位的溶解率高于表面其他部位，酸洗可使整个表面均匀平衡，消除一些容易造成腐蚀的隐患。但更重要的是，通过酸洗钝化，铁和铁的氧化物优先溶解铬和铬，去除贫铬层，导致铬在不锈钢表面丰富，富铬钝化膜电位可达+（SCE），接近贵金属电位，提高耐腐蚀稳定性。不同的钝化处理也会影响膜的成分和结构，从而影响不锈钢。例如，通过电化学改性处理，钝化膜具有多层结构，在阻挡层中形成Cro3或Cr2o3，或形成玻璃氧化膜，使不锈钢具有的耐腐蚀性。

国内外学者对不锈钢钝化膜的生成进行了大量的研究。以北京科技大学近年来对316L钢钝化膜光电子能谱（xps）的研究为例，简要介绍了[1]。不锈钢钝化是由于某种原因溶解和水分子吸附的表层。在氧化剂的催化作用下，形成氧化物和氢氧化物，并与形成不锈钢的cr、Ni和Mo元素发生转换反应，终形成稳定的相膜，防止膜的破坏和腐蚀。