專利名稱：不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種不銹鋼表面氧化處理方法，特別是一種不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼材料在水、蒸汽、空氣中是耐蝕“不銹”的，但在許多腐蝕介質(zhì)中特別是含Nox、Sox、CL-、SO42-的氣體和離子介質(zhì)中容易形成孔蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等，不能適應(yīng)應(yīng)用越來越多的化工、食品、化妝品、生物制藥、機(jī)電……等產(chǎn)品的耐蝕性能要求。為此，近幾年來，有許多國際技術(shù)專利、采用材料經(jīng)電化學(xué)研磨(拋光)及在氧化性酸(如硝酸等)或氧化性氣氛中進(jìn)行高溫鈍化(不動(dòng)態(tài)化)處理，但它的耐蝕性能提高不多，且改變了不銹鋼材料的本色。又如有的采用有機(jī)物(如丙烯酸樹脂等)涂復(fù)；有的要求電鍍鉻。這些技術(shù)雖然提高了材料的耐蝕性能，但許多場合不能應(yīng)用(如涂復(fù)有機(jī)物)，鍍鉻成本過高，且易剝落。
日本公開特許昭64—4494(1989年)提出一種在鉻酸——硫酸混合溶液中用電化學(xué)方法形成氧化膜可以大幅度提高耐蝕性且可保持不銹鋼材料本色。但該專利用陽極氧化—陰極堅(jiān)膜—鉬鹽封孔的三步法，陽極氧化工藝極難控制，易變色，需采用白金(鉑)作參比極板，該專利亦未提及三廢控制。因此，工程上沒有得到推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種工藝容易控制、耐腐蝕性能好又能保持不銹鋼材料本色的不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法。
本發(fā)明將經(jīng)過常規(guī)方法脫脂處理的不銹鋼材料(工件)置于硫酸—鉻酸—鉬酸鹽、錳鹽和水的電化學(xué)氧化混合液中，經(jīng)正負(fù)電流交替變換，電流密度為10～100mA/(dm2，在30～60℃溫度的條件下，經(jīng)過5～20分鐘時(shí)間處理形成一薄層尖晶石氧化膜，然后將其在清水中清洗，再進(jìn)行干燥處理。本發(fā)明經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)對比，其電化學(xué)氧化混合液的每升配比為硫酸100～600克、鉻酸為50～300克、鉬酸鹽為1～20克、錳鹽為1～20克。本發(fā)明采用的正負(fù)電流交替變換的時(shí)間可以為正方向5～30秒、負(fù)方向5～30秒。
本發(fā)明的電化學(xué)氧化混合液中有錳鹽，有利于促進(jìn)氧化膜的形成，有利于提高膜的耐腐蝕性，形成的尖晶石氧化膜為寶石型氧化膜，潤澤透亮，再經(jīng)封孔劑封孔，不僅使不銹鋼材料具有耐腐蝕、耐磨和無毒性的特點(diǎn)，而且色澤仍保持不銹鋼材料的美麗本色，許多場合下不銹鋼工件可以只經(jīng)過機(jī)械拋光，不需要電化學(xué)研磨(拋光)就可以達(dá)到鏡面效果，工藝簡單且容易控制，耗電量少、成本低、工效高。當(dāng)首道清洗水中的電化學(xué)氧化混合液達(dá)到一定濃度時(shí)，可采用干燥蒸餾法去水分回收重用，既利于降低生產(chǎn)成本又有利于減少污染，甚至接近無污染排放。由于采用微電流，電析出鐵少，溶液壽命長，可連續(xù)使用2～3年不更換，溶液中Fe+2離子不超過3～5克/升(以20克/升為限)。本發(fā)明對有焊縫的工件處理時(shí)，可不經(jīng)過電化學(xué)研磨(拋光)而直接進(jìn)行氧化處理，可不顯露焊縫痕跡，達(dá)到電化學(xué)研磨的光亮度，且有更好的耐蝕性能。本發(fā)明可廣泛用于化工、食品、印染、化妝品、生物制藥和機(jī)電等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可采用以下具體方式實(shí)施選用SUS304不銹鋼材料，厚度為1mm的鏡面板，按常規(guī)方法對不銹鋼材料進(jìn)行脫脂處理；再將其置于溫度為40-60℃的電化學(xué)氧化混合液中處理8-15分鐘，交變電流密度為20～50mA/dm2，電化學(xué)氧化混合液的每升配比為硫酸300～500克、鉻酸為150～250克、鉬酸鹽為5～10克、錳鹽為5～10克、其余為水；然后將表面有厚度為10～100A0的氧化膜的不銹鋼材料在清水中清洗后，再進(jìn)行常規(guī)干燥處理即可。本發(fā)明的工作原理是不銹鋼材料在氧化混合液中，在交變電場作用下在陽極區(qū)產(chǎn)生(Me指Fe、Ni、Mn等)，在陰極區(qū)產(chǎn)生，在不銹鋼材料(工件)表面，Cr3+、Me2+的濃度達(dá)到飽和而沉積成膜，式中2r＝2a+3b，a和b為系數(shù)。由于氧化膜在不斷生長過程中需經(jīng)微孔析出Me2+，故氧化膜為多孔性膜。為了進(jìn)一步提高氧化膜的耐腐蝕性能，可在氧化膜生成后增加封孔工藝，即將生成氧化膜后的不銹鋼材料(工件)在清水清洗后，置于溫度為15～60℃的封孔液中浸漬10～30分鐘，再在清水中清洗后進(jìn)行干燥處理。封孔液由封孔劑和水混合而成，封孔劑采用鉻酸—鉬酸鹽，每升封孔液的配比為鉻酸5～20克、鉬酸鹽(鈉鹽或銨鹽)5～60克(最佳為20～30克)，其余為水。本發(fā)明實(shí)施例的氧化工藝條件和封孔工藝條件如表1、表2所示，不銹鋼材料選用厚度為1mm的SUS304鏡面板，具體尺寸可見表3。實(shí)施例1為經(jīng)過表1的氧化工藝條件處理，實(shí)施例2不僅經(jīng)過表1的氧化工藝條件處理，而且經(jīng)過表2的封孔工藝條件處理。按照國際ISO規(guī)定的不銹鋼快速腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)用30Wt％，F(xiàn)eCL3·6H2O的水溶液浸漬2小時(shí)(30℃)，腐蝕的鏡面板為原色，以不變色為準(zhǔn)。為了便于比較，對四種相同材料(SUS304鏡面板)不同表面處理的結(jié)果進(jìn)行同樣條件的腐蝕后，其結(jié)論如表3所示，表中狀態(tài)為鈍化是指在50％硝酸溶液中浸漬2小時(shí)(30℃)，表中外觀為X是指表面變色有很多腐蝕麻點(diǎn)，◎是指比鏡面板更潤澤光亮、很少腐蝕麻點(diǎn)。表1為氧化處理工藝條件表

表2為封孔處理工藝條件表

表3為相同材料的四種表面處理的結(jié)果經(jīng)過同樣腐蝕(在30％FCL3溶液30℃浸蝕2小時(shí))后的比較表

權(quán)利要求
1.一種不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法，其特征在于將經(jīng)過常規(guī)方法脫脂處理的不銹鋼材料(工件)置于硫酸—鉻酸—鉬酸鹽、錳鹽和水的電化學(xué)氧化混合液中，經(jīng)正負(fù)電流交替變換，電流密度為10～100mA/dm2，在30～60℃溫度的條件下經(jīng)過5～20分鐘時(shí)間處理形成一薄層尖晶石氧化膜，然后將其在清水中清洗，再進(jìn)行干燥處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法，其特征在于電化學(xué)氧化混合液的每升配比為硫酸100～600克、鉻酸為50～300克、鉬酸鹽為1～20克、錳鹽為1～20克。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法，其特征在于正負(fù)電流交替變換的時(shí)間為正方向5～30秒，負(fù)方向5～30秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法，其特征在于最佳工藝條件為表面電化學(xué)氧化混合液的每升配比為硫酸300～500克、鉻酸150～250克、鉬酸鹽5～10克、錳鹽5～10克、其余為水，電流密度為20～50mA/dm2，溫度為40～60℃，處理時(shí)間為8～15分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法，其特征在于將生成氧化膜后的不銹鋼材料(工件)在清水清洗后，置于溫度為15～60℃的封孔液中浸漬10-30分鐘，再在清水中清洗后進(jìn)行干燥處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法，其特征在于封孔液的每升配比為鉻酸5-20克、鉬酸鹽(鈉鹽或銨鹽)5-60克(最佳為20-30克)，其余為水。
全文摘要
不銹鋼表面電化學(xué)氧化處理方法是一種不銹鋼表面氧化處理方法，將經(jīng)過脫脂處理的不銹鋼材料置于硫酸、鉻酸、鉬酸鹽、錳鹽和水的電化學(xué)氧化混合液中，經(jīng)正負(fù)電流交替變換，電流密度為10～100mA/dm
文檔編號C25D11/00GK1480565SQ0213821
公開日2004年3月10日 申請日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者周國楨, 王思勤, 陳文銀, 陳恩連, 周國良 申請人:周國楨