專利名稱：一種奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清洗鈍化液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料表面處理領(lǐng)域，涉及一種奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清洗鈍化液及制備方法。
背景技術(shù)：
奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能、抗高溫氧化性能、較好的低溫力學(xué)性能、優(yōu)良的機(jī)械加工性能以及外觀的精美性，近年來廣泛地應(yīng)用于原子能、航空、化工、食品、海洋等行業(yè)。不銹鋼表面的鐵污染是一種非常普遍的現(xiàn)象，鐵污染破壞了表面鈍化膜的完整性， 存在鐵污染的不銹鋼材料表面會(huì)出現(xiàn)黃色銹斑或銹點(diǎn)，不僅破壞了材料的外表美觀性，而且對(duì)材料的耐腐蝕性能以及其它性能產(chǎn)生不利的影響。在奧氏體不銹鋼零部件加工、熱處理、裝配以及儲(chǔ)運(yùn)過程中，制造環(huán)境，刀具與工裝夾具等可能在不銹鋼表面引起鐵污染。不銹鋼的酸洗鈍化是清除鐵污染的有效方法。酸洗鈍化可以通過不銹鋼與酸洗鈍化液發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在不銹鋼表面生成一層致密的富Cr氧化物保護(hù)膜。 在對(duì)不銹鋼耐蝕性和表面清潔度沒有嚴(yán)格要求的條件下，目前大部分酸洗鈍化液均適用于奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清除。但是，在核電一回路、核動(dòng)力及化工行業(yè)中苛刻服役環(huán)境下的奧氏體鋼，氟、氯等微量有害元素降低奧氏體鋼耐蝕性。故ASTM和RCCM等國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該類不銹鋼構(gòu)件在制造及輸運(yùn)過程中接觸物所含氟、氯等鹵族元素的含量有明確規(guī)定。大部分酸洗鈍化液中因含有過多氯離子、氟離子等有害元素而不符合要求。針對(duì)極端環(huán)境服役的奧氏體不銹鋼，ASTM和RCCM國際標(biāo)準(zhǔn)建議采用硝酸溶液或者硝酸與重鉻酸鈉的混合溶液作為清洗鈍化液。然而，在硝酸和重鉻酸鈉的混合液中，重鉻酸鈉具有劇毒性，對(duì)人體及環(huán)境造成極大傷害；采用硝酸作為清洗鈍化液時(shí)，操作溫度高，車間環(huán)境惡劣；另外，硝酸清洗鈍化液在使用數(shù)次后由于pH值的改變,而使鈍化效果降低。在酸性的硝酸溶液中添加過氧化氫是強(qiáng)化酸洗鈍化效果并降低硝酸使用量的有效方法。例如，專利CN1212423C公布了一種可適用于液化天然氣、核動(dòng)力工程的酸洗鈍化膏及制備方法，采用硝酸、磷酸、過氧化氫、磷酸鋅和硝酸鎂配置成酸洗鈍化膏。過氧化氫在堿性介質(zhì)中易分解，在酸性介質(zhì)中當(dāng)PH值在一定范圍內(nèi)可穩(wěn)定存在；因此含過氧化氫的鈍化液通常會(huì)因過氧化氫的不穩(wěn)定，使得酸洗鈍化劑的重復(fù)利用率不高。盡管可以通過添加穩(wěn)定劑來抑制過氧化氫的分解，但是一方面穩(wěn)定劑的添加會(huì)降低鈍化效果；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的過氧化氫穩(wěn)定劑會(huì)與清洗鈍化不銹鋼時(shí)所溶解的鐵離子絡(luò)合產(chǎn)生沉淀，進(jìn)而喪失穩(wěn)定功能；同時(shí)穩(wěn)定劑價(jià)格昂貴,使清洗鈍化液成本過高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清洗鈍化液，該溶液清洗鈍化效果增強(qiáng)、穩(wěn)定性高、降低硝酸使用量、避免使用含高劑量的有害元素，達(dá)到操作安全、高效的效果。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
—種奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清洗鈍化液，其特征在于，該清洗鈍化液是包括硝酸、雙氧水、硫酸亞鐵和水的酸性溶液，其中硝酸、雙氧水和水的體積百分比為硝酸4 17% ;雙氧水14 40% ;其余為水；硫酸亞鐵與前述物質(zhì)總量的比例關(guān)系為100ml前述物質(zhì)含有0. I 6mg硫酸亞鐵。所述硝酸采用質(zhì)量百分比濃度為60 68%的硝酸，雙氧水采用質(zhì)量百分比濃度為27 38%的雙氧水。本發(fā)明所述的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液的水為去離子水或蒸餾水。本發(fā)明的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液的制備方法(I)按比例加入原料，上述硝酸、雙氧水及水中鹵族元素含量不超過45ppm、硫元素含量在50ppm以下；(2)將硫酸亞鐵溶于水中配制成硫酸亞鐵溶液；(3)將雙氧水、硝酸按比例溶解到硫酸亞鐵溶液中，混合攪拌均勻即得成品。本發(fā)明的清洗鈍化液中雙氧水經(jīng)微量硫酸亞鐵的催化，會(huì)生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基進(jìn)而增強(qiáng)奧氏體不銹鋼的清洗鈍化效果；一定量的硝酸不僅起到清洗鈍化效果，還具有穩(wěn)定雙氧水的功能。所以，本發(fā)明的清洗鈍化液對(duì)奧氏體不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果好，使用溫度低、安全性得到提高，明顯減少溶液中硝酸的含量、降低溶液對(duì)環(huán)境的污染，溶液穩(wěn)定且可多次使用，適用范圍廣，可以滿足核電、核動(dòng)力、航空航天、化工等行業(yè)中對(duì)奧氏體不銹鋼加工制造表面鐵污染清除和不銹鋼鈍化的嚴(yán)格要求。


圖I是實(shí)施例I的鐵污染304奧氏體不銹鋼經(jīng)不同溶液清洗鈍化后在3. 5%氯化鈉溶液中的動(dòng)電位極化曲線圖。圖2是實(shí)施例2的鐵污染304奧氏體不銹鋼不同溶液中清洗鈍化后在3. 5%氯化鈉溶液中的動(dòng)電位極化曲線圖。圖3是實(shí)施例3的鐵污染304奧氏體不銹鋼經(jīng)不同溶液清洗鈍化后在3. 5%氯化鈉溶液中的動(dòng)電位極化曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液以及制備方法的具體方案由以下實(shí)施例詳細(xì)給出。選取奧氏體不銹鋼Z2CN18-10為實(shí)驗(yàn)材料，不銹鋼線切割成直徑為15. 5_、厚
I.5mm圓片，經(jīng)砂紙打磨至1200#,試樣用45鋼進(jìn)行打磨制備成鐵污染樣品。實(shí)施例I發(fā)明方法中所用的溶液成分以及體積百分比為硝酸17%、雙氧水14%，其余為水，硫酸亞鐵含量為前述物質(zhì)總量IOOml含0. Img硫酸亞鐵。所述的硝酸質(zhì)量百分比濃度為65%，雙氧水質(zhì)量百分比濃度為30%，硫酸亞鐵為分析純。本發(fā)明所述的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液的水為去離子水或蒸餾水。使用上述實(shí)施例I清洗鈍化液的制備方法為
(I)按比例加入原料，上述硝酸、雙氧水及水中鹵族元素含量不超過45ppm、硫元素含量在50ppm以下；(2)將硫酸亞鐵溶于水中配制成硫酸亞鐵溶液；(3)將雙氧水、硝酸按比例溶解到硫酸亞鐵溶液中，混合攪拌均勻即得成品。鐵污染奧氏體不銹鋼在上述溶液中清洗鈍化30分鐘后，在3. 5%氯化鈉溶液中進(jìn)行動(dòng)電位極化測試，并與ASTM推薦的25%硝酸清洗鈍化溶液對(duì)比，結(jié)果表明本溶液在 30°C對(duì)不銹鋼鐵污染清洗鈍化后的自腐蝕電位和擊破電位均高于60°C下25%硝酸溶液， 表明本溶液在30°C對(duì)不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果明顯優(yōu)于60°C下25%硝酸溶液的清洗鈍化效果；比較30°C下本發(fā)明溶液與25%硝酸溶液中清洗鈍化后的動(dòng)電位曲線，同樣可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明溶液明顯優(yōu)于30°C下25%硝酸溶液的鈍化效果；而溶液中未加FeSO4時(shí)，清洗鈍化效果減弱，如圖I所示。結(jié)果表明，本發(fā)明的清洗鈍化液對(duì)奧氏體不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果好，使用溫度低、安全性得到提高，明顯減少溶液中硝酸的含量、降低溶液對(duì)環(huán)境的污染，溶液穩(wěn)定且可多次使用。如圖I所示，實(shí)施例I的鐵污染304奧氏體不銹鋼經(jīng)不同溶液清洗鈍化后在3. 5% 氯化鈉溶液中的動(dòng)電位極化曲線。實(shí)施例2發(fā)明方法中所用的溶液成分以及體積百分比為硝酸12%、雙氧水22%，其余為水，硫酸亞鐵含量為前述物質(zhì)總量IOOml中含O. 5mg硫酸亞鐵。所述的硝酸質(zhì)量百分比濃度為65%，雙氧水質(zhì)量百分比濃度為30%，硫酸亞鐵為分析純試劑。本發(fā)明所述的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液的水為去離子水或蒸餾水。使用上述實(shí)施例2清洗鈍化液的制備方法為(I)按比例加入原料，上述硝酸、雙氧水及水中鹵族元素含量不超過45ppm、硫元素含量在50ppm以下；(2)將硫酸亞鐵溶于水中配制成硫酸亞鐵溶液；(3)將雙氧水、硝酸按比例溶解到硫酸亞鐵溶液中，混合攪拌均勻即得成品。鐵污染奧氏體不銹鋼在上述溶液中清洗鈍化30分鐘后，在3. 5%氯化鈉溶液中進(jìn)行動(dòng)電位極化測試，并與ASTM推薦的25%硝酸清洗鈍化溶液對(duì)比，結(jié)果表明本溶液在 30°C對(duì)不銹鋼鐵污染清洗鈍化后的自腐蝕電位和擊破電位均高于60°C下25%硝酸溶液， 表明本溶液在30°C對(duì)不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果明顯優(yōu)于60°C下25%硝酸溶液的清洗鈍化效果；比較30°C下本發(fā)明溶液與25%硝酸溶液中清洗鈍化后的動(dòng)電位曲線，同樣可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明溶液明顯優(yōu)于30°C下25%硝酸溶液的鈍化效果；而溶液中未加FeSO4時(shí)，清洗鈍化效果減弱，如圖2所示。結(jié)果表明，本發(fā)明的清洗鈍化液對(duì)奧氏體不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果好，使用溫度低、安全性得到提高，明顯減少溶液中硝酸的含量、降低溶液對(duì)環(huán)境的污染，溶液穩(wěn)定且可多次使用。如圖2所示，實(shí)施例2的鐵污染304奧氏體不銹鋼經(jīng)不同溶液清洗鈍化后在3. 5% 氯化鈉溶液中的動(dòng)電位極化曲線。實(shí)施例3發(fā)明方法中所用的溶液成分以及體積百分比為硝酸4%、雙氧水40%，其余為水，硫酸亞鐵含量為前述物質(zhì)總量IOOml中含5mg硫酸亞鐵。所述的硝酸質(zhì)量百分比濃度為65%，雙氧水質(zhì)量百分比濃度為30%，硫酸亞鐵為分析純。本發(fā)明所述的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液的水為去離子水或蒸餾水。使用上述實(shí)施例3清洗鈍化液的制備方法為(I)按比例加入原料，上述硝酸、雙氧水及水中鹵族元素含量不超過45ppm、硫元素含量在50ppm以下；(2)將硫酸亞鐵溶于水中配制成硫酸亞鐵溶液；(3)將雙氧水、硝酸按比例溶解到硫酸亞鐵溶液中，混合攪拌均勻即得成品。鐵污染奧氏體不銹鋼在上述溶液中清洗鈍化30分鐘后，在3. 5%氯化鈉溶液中進(jìn)行動(dòng)電位極化測試，并與ASTM推薦的25%硝酸清洗鈍化溶液對(duì)比，結(jié)果表明本溶液在 30°C對(duì)不銹鋼鐵污染清洗鈍化后的自腐蝕電位和擊破電位均高于60°C下25%硝酸溶液， 表明本溶液在30°C對(duì)不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果明顯優(yōu)于60°C下25%硝酸溶液的清洗鈍化效果；比較30°C下本發(fā)明溶液與25%硝酸溶液中清洗鈍化后的動(dòng)電位曲線，同樣可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明溶液明顯優(yōu)于30°C下25%硝酸溶液的鈍化效果；而溶液中未加FeSO4時(shí)，清洗鈍化效果減弱，如圖3所示。結(jié)果表明，本發(fā)明的清洗鈍化液對(duì)奧氏體不銹鋼鐵污染的清洗鈍化效果好，使用溫度低、安全性得到提高，明顯減少溶液中硝酸的含量、降低溶液對(duì)環(huán)境的污染，溶液穩(wěn)定且可多次使用。如圖3所示，實(shí)施例3的鐵污染304奧氏體不銹鋼經(jīng)不同溶液清洗鈍化后在3. 5% 氯化鈉溶液中的動(dòng)電位極化曲線。
權(quán)利要求
1.一種奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清洗鈍化液，其特征在于，該清洗鈍化液包括硝酸、 雙氧水、硫酸亞鐵和水，其中硝酸、雙氧水和水的體積百分比為硝酸4 17%;雙氧水14 40% ;其余為水；硫酸亞鐵與前述物質(zhì)總量的比例關(guān)系為100ml前述物質(zhì)含有0. I 6mg 硫酸亞鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液，其特征在于所述硝酸是質(zhì)量百分比濃度為60 68%的硝酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體不銹鋼表面鐵污染清洗鈍化液，其特征在于所述雙氧水是質(zhì)量百分比濃度為27 38%的雙氧水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的清洗鈍化液的制備方法，其特征包括下列步驟(1)按比例加入原料，上述硝酸、雙氧水及水中鹵族元素含量不超過45ppm、硫元素含量在50ppm以下；(2)將硫酸亞鐵溶于水中配制成硫酸亞鐵溶液；(3)將雙氧水、硝酸按比例溶解到硫酸亞鐵溶液中，混合攪拌均勻即得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼表面鐵污染的清洗鈍化液，該清洗鈍化液包括硝酸、雙氧水、硫酸亞鐵和水，所述成分及體積百分比為硝酸4～17％；雙氧水14～40％；硫酸亞鐵含量為100ml前述物質(zhì)中含0.1～6mg。所述硝酸可采用質(zhì)量百分比濃度為60～68％的硝酸溶液，所述雙氧水可采用質(zhì)量百分比濃度為27～38％的雙氧水溶液。本發(fā)明制備方法是(1)按比例加入原料，上述硝酸、雙氧水及水中鹵族元素含量不超過45ppm、硫元素含量在50ppm以下；(2)將硫酸亞鐵溶于水中配制成硫酸亞鐵溶液；(3)將雙氧水、硝酸按比例溶解到硫酸亞鐵溶液中，混合攪拌均勻即得成品。本發(fā)明操作溫度低，可滿足核電、化工等行業(yè)對(duì)奧氏體鋼清洗鈍化的嚴(yán)格要求。
文檔編號(hào)C23G1/08GK102605381SQ201210101468
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者曹鐵山, 段傳成, 程從前, 趙杰, 雷明凱 申請人:大連理工大學(xué)