不锈钢管钝化技术

从金相学角度分析，不锈钢管中铬的含量大于12%（质量分数）时，才能在表面形成一层较薄的富铬氧化膜，从而相对碳钢表现出明显的防护作用。不锈钢管表面的保护膜并不能保证钢材永久不发生锈蚀，特别是在实际应用中人们常忽略对不锈钢管的表面处理、维护和保养，使得不锈钢管的耐蚀性大幅减弱，严重降低了钢材的使用性能和使用寿命。通常采用加强钝化的表面处理方法来提高不锈钢管的耐蚀性。

对不锈钢管进行钝化处理，其作用主要包括以下个方面：（1）增强不锈钢管在不同环境腐蚀因子影响下的热力学稳定性。不锈钢管未钝化时其电位较负，与普通钢铁电位相近，在环境介质中表现为活化状态，而不锈钢管钝化后的电位有较明显的正移，甚至能接近贵金属的电位，其热力学稳定性大幅增强，腐蚀倾向性则相应削弱。（2）预防不锈钢管的局部腐蚀。当表面状态不均一，如局部区域应力集中、存在晶粒边界、金相组织差异或有杂质时，不锈钢管会产生局部腐蚀，包括晶间腐蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀和点腐蚀等。钝化处理可以消除不锈钢管表面潜在的活性点，使表面电位整体正移。（3）提高不锈钢管表面的清洁度。不锈钢管在加工处理时表面易被污染或夹杂金属残渣，这些嵌入的杂质和金属污染物必须要予以清除，否则将会加速不锈钢管材料表面的腐蚀破坏。（4）除去不锈钢管表面在加工过程中额外形成的氧化物。不锈钢管在热处理或在热状态下进行加工时，表面会产生一层氧化皮，使用含有氢氟酸的硝酸钝化液处理，可选择性溶解表面氧化皮并对基材进行钝化。（5）作为喷砂和抛光工序后的补充处理。(6)在医疗外科的应用方面，钝化处理后的不锈钢管植入物洁净表面既可以降低排异反应的风险，又能降低人体组织液对植入物的侵蚀。

不锈钢管钝化工艺的分类

不锈钢管表面在氧化性环境中容易形成氧化膜，根据氧化性介质的不同，不锈钢管的钝化工艺分为两大类，即干法钝化和湿法钝化。干法钝化按其温度分为室温法钝化和高温法钝化，湿法钝化分为会电化学法钝化和化学法钝化。常用的钝化工艺以湿法化学钝化中的硝酸型为主。

常用的不锈钢管表面化学钝化工艺以硝酸型化学钝化为主，其它类型的钝化工艺是针对不同不锈钢管作出了改进并发展而来，以下就硝酸型前三种常用钝化工艺做简要的介绍。

不锈钢管硝酸型钝化工艺

适用于不锈钢管钝化的硝酸钝化液是通用型钝化液，根据所需钝化不锈钢管种类的不同配制成不同比例浓度的硝酸钝化液即可。硝酸型不同浓度的钝化工艺如表1-1所示。

在3.5％（质量分数）的NaCl溶液中对不锈钢管硝酸钝化膜的耐蚀性能和机理进行了研究[15]，发现膜中一定量氢氧的存在能提高钝化膜的自修复能力，是提高不锈钢管耐蚀性的一种有效途径；钝化膜是由铁、铬、镍的氧化物或氢氧化物组成的一层致密的氧化物膜，靠近基材界面的膜内底层主要成份是NiO、FeO、Cr 2 O 3，能起到保护金属的作用；316L不锈钢管钝化后耐点蚀性能增强的另一个重要原因是钝化膜表面存在过剩负电荷，表现出p型半导体特征，能有效阻挡溶液中腐蚀性阴离子向材料表面的扩散和吸附。

相比其他钝化方法，不锈钢管的硝酸型钝化工艺主要有三个特征：（1）不锈钢管在合适浓度的硝酸中处于钝态而非活化态。硝酸钝化工艺易控制且重现性良好，不锈钢管表面生成一层纳米级厚度的钝化膜，处理前后表面无肉眼可见颜色变化。（2）不锈钢管在合适浓度的硝酸溶液中处于钝态，无明显察觉活性溶解反应，钝化液的组成和性质都比较稳定，因此处理过程操作方便，不需要其他添加剂。（3）硝酸钝化后不需要封闭处理。因为硝酸钝化形成的钝化膜有着良好的致密性，孔径小，而其他钝化工艺的后续处理中不可缺少这一步。

同其他钝化工艺相同的是，不锈钢管经硝酸钝化处理后必须在弱碱性溶液中进行中和处理，除掉膜表面局部残留的稀硝酸，防止其对钝化膜产生腐蚀破坏作用，如果不进行中和处理，由此产生的腐蚀比未钝化处理的将会更加严重。硝酸钝化形成的钝化膜较薄，其耐蚀性能没有达到期望状态，在此基础上研究人员对硝酸钝化工艺作出了改进。