不銹鋼的鈍化是什麼？
什麼是鈍化，鈍化過程如何進行？在機械加工操作後，如何對不銹鋼零件進行鈍化處理？這些都是機械加工廠和不銹鋼、鈦和鉭等材料零件製造商常問的問題。
鈍化是一種廣泛使用的金屬表面處理工藝，用於防止腐蝕。在不銹鋼中，鈍化過程使用硝酸或檸檬酸去除表面的游離鐵。這種化學處理會形成一層保護性的氧化物層，或稱鈍化膜，不容易與空氣發生化學反應並引起腐蝕。鈍化的不銹鋼具有抗銹的特性。
鈍化不銹鋼的含義是什麼？
對於製造商來說，行業標準ASTM A967和AMS 2700代表了鈍化不銹鋼最常用的標準。根據ASTM A967的定義，鈍化的含義是：
“用溫和的氧化劑（如硝酸溶液）對不銹鋼進行化學處理，以去除游離鐵或其他外來物質。”
此外，ASTM A380規定，鈍化是：
“通過化學溶解的方法，從不銹鋼表面去除外源性鐵或鐵化合物，通常是使用酸溶液進行處理，可以去除表面污染物，但不會對不銹鋼本身產生顯著影響...旨在增強防護性鈍化膜的自發形成。”
鈍化發展過程的歷史
在19世紀中期，化學家克里斯蒂安·弗里德里希·舍恩拜因發現了鈍化的效果。他將鐵浸泡在濃硝酸中後發現，與未經過濃硝酸處理的鐵相比，該鐵幾乎沒有化學反應能力。他將對於這種缺乏化學反應能力的情況，他稱之為"被動"狀態。
隨著不銹鋼使用硝酸進行鈍化成為20世紀的廣泛做法，硝酸的環境和安全問題變得越來越明顯。德國阿道夫·科爾斯啤酒公司的研究發現檸檬酸是一種有效的替代品。在20世紀90年代，許多製造商開始採用檸檬酸作為一種更安全、更環保的替代品。
鈍化類型
如今，表面鈍化的行業標準提供了三種類型的鈍化。每種類型都基於所使用的鈍化化學品。這三種鈍化類型包括：
- 硝酸
- 硝酸與重鉻酸鈉
- 檸檬酸
選擇使用哪種化學品進行鈍化往往取決於客戶的要求。每種鈍化類型都有其自身的優點和缺點。詳情請參閱我們的文章《硝酸與檸檬酸鈍化的比較》。
為什麼要鈍化不銹鋼？
鈍化是一種在新加工的不銹鋼零件和組件上進行的後加工最佳實踐。其好處包括：
對抗生銹的化學膜屏障 延長產品壽命 去除產品表面的污染物 降低維護需求。
鈍化是如何處理的？
不銹鋼是一種以鐵、鎳和鉻為主要成分的合金。不銹鋼從其鉻含量中獲得了耐腐蝕的特性。當鉻暴露在氧氣（空氣）中時，會形成一層薄薄的氧化鉻膜，覆蓋在不銹鋼表面上，保護底層鐵免受生銹。鈍化的目的是增強和優化氧化鉻層的形成。
將不銹鋼浸泡在酸浴中可以溶解表面的游離鐵，同時保持鉻的完整性。酸會化學上去除游離鐵，使表面留下一個含有比基材中更高比例鉻的均勻表面。
在經過酸浴浸泡後，不銹鋼暴露在空氣中，經過24至48小時形成氧化鉻層。表面上較高比例的鉻使得形成一層更厚、更具保護性的氧化鉻層成為可能。去除表面的游離鐵消除了腐蝕的可能性。
形成的鈍化層提供了一個化學上不活躍的表面，防止生銹。
何時需要鈍化不銹鋼？
鈍化是一種在焊接、研磨、切割和其他機械加工操作後對不銹鋼進行的後加工過程。在理想條件下，不銹鋼自然抵抗腐蝕，這可能表明鈍化是不必要的。
然而，在正常和實際情況下，以下任何情況都可能阻礙氧化膜的形成，而氧化膜是防止腐蝕的保護層：
製造環境中的外來物質（廠房污垢、研磨屑） 為了提高加工性能而添加到不銹鋼中的硫化物 切削工具顆粒嵌入不銹鋼零件表面。
必須將此類污染物徹底清除到表面的晶界，以恢復均勻的抗腐蝕表面。鈍化過程可以解決這些問題。
鈍化不是...
不是電解過程。鈍化是一種化學處理，而不是電解過程。鈍化不依賴於電化學反應，不像電鍍或陽極氧化那樣。
不是用於去除氧化層。鈍化不是用於去除經過熱處理或焊接後的零件上的氧化層的方法。
不是塗層。鈍化不會改變金屬的顏色或表面外觀。對於將進行塗漆或粉末處理的物品，鈍化金屬是不必要的。
如何進行不銹鋼的鈍化？
有許多鈍化規範（如ASTM A967、AMS 2700）可指導進行不銹鋼、鈦和其他材料的鈍化過程。以下化學清潔和鈍化程序階段幾乎適用於所有規範：
清潔 - 從表面去除任何污染物，如油脂和油。 鈍化 - 通過浸泡在酸浴中進行化學處理，通常使用硝酸或檸檬酸。 測試 - 測試新鈍化的不銹鋼表面以確保處理步驟的有效性。
一些不銹鋼鈍化規範要求在硝酸浴中加入重鉻酸鈉，以加速氧化層或鈍化膜的形成。然而，重鉻酸鈉是一種高毒的六價鉻化合物。替代方法包括使用超聲波設備和檸檬酸，例如CitriSurf®，在材料仍浸泡在酸浴中時促進金屬表面的氧化形成。
浸泡在酸槽中的時間通常為20至30分鐘。酸的溫度規範可以有所不同，具體取決於不銹鋼的牌號和酸的化學組成，但通常在120至150°F之間。
鈍化金屬所需的設備是什麼？
鈍化不銹鋼的設備包括：
清潔設備 - 用於從表面去除污染物的設備，如清潔劑和水。 酸浴 - 用於進行鈍化處理的酸浴，例如硝酸或檸檬酸。 測試設備 - 用於測試鈍化效果的設備，如鹽霧試驗機、高濕度試驗機等。
這些設備可以根據需要進行定制，並且通常需要滿足相關的行業標準和規範。