不銹鋼的酸洗和鈍化雖然不屬于真正意義上的熱處理，但是，可視為不銹鋼熱處理的預處理和后處理過程，是保證不銹鋼質量的重要環節。下面金利恒旺就為您講解一下不銹鋼酸洗鈍化的原理，配方和操作方法。
一、不銹鋼的酸洗
不銹鋼在生產制造過程中，尤其在熱加工生產過程中，如鑄造、鍛造、熱軋、熱處理、焊接等，在無保護條件下加熱和保溫，會在工件表面生成不同程度的氧化物，嚴重的是氧化皮，輕微的有氧化膜。這些氧化物中依鋼種不同，含有鐵、鉻、鎳、鉬、碳等元素。常見的有FeO、Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、NiO、SiO2等，這些氧化物不僅對工件外觀產生影響，還會影響后序加工，降低耐腐蝕性能，表面氧化層與基體的密度和熱膨脹系數不同，還會使工件表面存在應力等。所以，不銹鋼表面的氧化物應予以去除。依據不同的情況，可采用機械法、噴沙、酸洗等方法去除不銹鋼表面的氧化物。下面主要介紹不銹鋼的酸洗。
1．酸洗的基本原理
目前，常見的酸洗用酸有硫酸(H2?SO4)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、氫氟酸(HF)等。根據不同的情況，有多種配方。除加入某些酸外，還有的應加入緩蝕劑等。以鹽酸為例說明酸洗的原理。
FeO+ 2HCl═══FeCl2+H2O
Fe3O4+8HCl═══2FeCl3+ FeCl2+4H2O
Fe2O3+6HCl═══2FeCl3+3H2O
Fe+2HCl═══FeCl2+H2↑
前三個化學反應的結果是使鐵的氧化物與酸作用，生成可溶于水的鹽類(FeCl3和FeCl2)，而最后一個反應的結果是酸與基體作用產生氫氣(H2)，氫氣生成在鋼的基體與氧化物之間，可促使氧化物與鋼的基體分離而剝落。
硝酸除有去除氧化物的作用外，還會起到生成鈍化膜的作用。
氫氟酸只適用于奧氏體不銹鋼的酸洗，不適用于馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的酸洗。
2．不銹鋼酸洗的常見酸洗液配方
不銹鋼的酸洗，應依據不銹鋼種類的不同及氧化物的形態，采用不同的酸洗液。下面介紹幾種常見的不銹鋼酸洗液成分配方。
①鹽酸—硝酸—氫氟酸溶液(低濃度型)。
鹽酸(HCl，比重1.19): 50mL/L
硝酸(HNO3，濃度65%): 95mL/L
氫氟酸(HF，濃度40%): 22mL/L
六次甲基四胺［(CH2)6?N4］: 2g/L
水(H2?O)余量
使用溫度:＜40℃
酸洗時間: 3～10min
加入六次甲基四胺可起到緩蝕的作用。
適用于經過熱壓、焊接加工，有較厚氧化層的不銹鋼件的酸洗。但不適用于馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼。
②鹽酸—硝酸—氫氟酸溶液(高濃度型)。
鹽酸(HCl，比重1.19): 100mL
硝酸(HNO3濃度65%): 100mL
氫氟酸(HF濃度40%): 50～60mL
水(H2?O): 50mL
使用溫度: 15～40℃
酸洗時間: 0.3～0.5min
這個溶液酸的比例較高，無緩蝕劑，所以作用比較強烈，適用于鑄造不銹鋼的酸洗。因為不銹鋼鑄件表面的氧化物中含有氧化硅、氧化鉻、氧化鎳等，在強酸溶液的作用下可以很好地起到清理的作用。
③鹽酸—硫酸溶液。
鹽酸(HCl，比重1.19): 300mL/L
硫酸(H2?SO4，比重1.84): 210mL/L
乙醇(C2?H5?OH): 120mL/L
六次甲基四胺［(CH2)6?N4］: 2～3g/L
雙氧水(30% H2?O2): 260mL/L
水(H2O):余量
使用溫度: 15～30℃
酸洗時間: 3～5min
適用于不銹鋼表面存在一層薄而致密的氧化物膜的酸洗。溶液中含有硫酸和鹽酸，所以比單一酸的酸洗效果好。加入六次甲基四胺可起到緩蝕的作用，加入雙氧水有利于氧化膜的溶解和去除。乙醇的作用是穩定雙氧水，使其充分發揮作用。
④對于含鉻量較低的Cr13型馬氏體不銹鋼，氧化物中主要含有鉻的氧化物，這種氧化物是酸性的，而且比奧氏體不銹鋼產生的氧化層更厚，所以，有的采用硫酸—鹽酸預酸洗，再用稀硝酸清洗的雙重工序。
a．預酸洗。
硫酸(H2?SO4，比重1.84): 27mL/L
鹽酸(HCl、比重1.19): 310mL/L
六次甲基四胺［(CH2)6?N4］: 3～5g/L
水(H2?O):余量
使用溫度:室溫
酸洗時間: 15～30min
此溶液中含有緩蝕劑，且鹽酸的比例較大，對氧化物的去除作用較強，可有效地疏松鋼表面的氧化物。
b．漂白酸洗。
硝酸(HNO3，比重1.55): 60mL/L
水(H2O):余量
使用溫度:室溫～50℃
通過漂白酸洗，可以使反應物較容易地從工件表面除去。
硝酸是一種很強的氧化性酸，在反應過程中放出的氧原子使不銹鋼表面重新形成三氧化二鉻(Cr2O3)薄膜，使工件表面潔凈且提高其耐蝕性能。從漂白酸洗的原理和結果可見，這實際上是一個不銹鋼的鈍化過程。
3．不銹鋼酸洗應注意的問題
①酸洗液的選擇。為保證對不銹鋼表面氧化物的酸洗效果，減少酸洗后的副作用，應根據不銹鋼的種類和氧化的程度、酸洗的主要目的等合理選擇酸洗液。
對于馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼，不要采用含氫氟酸成分的酸洗溶液，以防過腐蝕，可選擇含有緩蝕劑(六次甲基四胺等)的酸洗液，可減小或防止過腐蝕的產生。
對于需清除嚴重的、厚層氧化物時，可采用濃度較大的酸液，反之采用濃度較小的酸液。
如果初次采取不銹鋼酸洗工藝方法，最好先進行試驗對比，以確定最合適的酸洗方法。
②這里只著重介紹了不銹鋼酸洗的情況，在實際酸洗操作中，還應在酸洗前對工件表面進行清理、水洗除油等程序，在酸洗后還應進行水洗，甚至進行中和處理等，以保證酸洗后的工件表面無殘留酸液或其他有礙工件表面質量的殘留物。
③酸洗不是對任何不銹鋼、任何狀態都適用的。比如，經淬火硬化的不銹鋼，淬火－回火的馬氏體不銹鋼，經氮化處理的不銹鋼，經過耐磨堆焊的不銹鋼，帶細小孔洞的不銹鋼(酸洗液可能滯留孔洞中造成以后的腐蝕)等狀態均不適合采用酸洗。
④不銹鋼在酸洗過程中，會有一定量的氫原子吸附在金屬基體內，易形成氫脆現象，所以，對于高強度不銹鋼或有特殊要求時，在酸洗后應采取除氫處理。
⑤各類酸均有較強的腐蝕性和揮發性，所以，在配制酸洗液和使用時，均應注意執行操作程序和采取安全防護措施，以保證人身和設備的安全。
二、不銹鋼的鈍化
不銹鋼及其制品在生產、加工、熱處理及包裝運輸過程中，都有可能破壞表面的鈍化膜，從而降低不銹鋼的耐點腐蝕、晶間腐蝕、磨耗腐蝕的能力。特別是用在極其重要設備上的不銹鋼零件，要嚴格保持表面的純凈度，防止污染。這些問題都可以用鈍化來解決。鈍化的目的是在不銹鋼及其零件表面形成均勻的、致密的鈍化膜。
1．不銹鋼鈍化機理及影響因素
不銹鋼鈍化理論有薄膜理論和吸附理論。薄膜理論認為是金屬與介質作用，生成很薄的保護膜;吸附理論認為是離子吸附所引起的金屬表面化學活潑性減少。薄膜或吸附層的存在，阻礙了腐蝕過程的進行，提高了金屬的化學穩定性。在合金元素中，鉻、鎳都是可鈍化性強的元素，所以，不銹鋼，特別是鉻含量、鎳含量越高的不銹鋼可鈍化性越強。具有單相組織的奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼，因組織單一且均勻，可鈍化性強。馬氏體不銹鋼熱處理強化后具有多相組織，可鈍化性差。
2．不銹鋼常見鈍化方法及化學法鈍化工藝
不銹鋼鈍化的方法很多，有化學法鈍化和電化學法鈍化方法，還有比較簡單的常溫自然鈍化法、高溫鈍化法等。化學法鈍化又依采用鈍化介質的不同，分為硝酸型介質鈍化法、硫酸型介質鈍化法、雙氧水型介質鈍化法及堿液型介質鈍化法等。
(1)硝酸型介質鈍化。目前，企業較普遍采用的是硝酸型化學鈍化法。采用硝酸溶液的原因是因為硝酸是強氧化性酸，與不銹鋼反應后，可形成質量優良的含鉻元素的氧化膜。
不同國家、不同企業選用的硝酸溶液濃度和鈍化時間、溫度等條件略有區別。下面介紹其中兩種。
①硝酸型介質鈍化。
硝酸(HNO3，濃度70%): 10%～20%(按容積)
水(H2?O):其余
使用溫度: 20～50℃
浸泡時間: 10～30min
這是比較通用的鈍化方法，特別適用于含鉻量≥17%的不銹鋼。
②硝酸－重鉻酸鹽型介質鈍化。
硝酸(HNO3，濃度70%): 20%～30%(按容積)
重鉻酸鈉(Na2?Cr2?O7·2H2?O): 2%(按重量)
水(H2O):其余
使用溫度: 20～50℃
浸泡時間: 10～30min
在硝酸溶液中加入重鉻酸鹽可增強鈍化能力，適用于含鉻量＜17%的各種不銹鋼，但不適用于易切削的高硫、高硒不銹鋼。易切削不銹鋼鈍化時，上述配方中的硝酸比例應提高至40%(按容積)。
(2)堿性溶液鈍化。Cr13型的馬氏體不銹鋼耐腐蝕性較差，用酸性鈍化液難以取得好的效果，可以用堿性溶液鈍化。
氫氧化鈉(NaOH): 14%(重量比)
磷酸鈉(Na3?PO4·12H2O): 3%(重量比)
亞硝酸鈉(NaNO2): 2g/L
水(H2O):其余
使用溫度: 100～110℃
浸泡時間: 20～30min
3．不銹鋼鈍化應注意的問題
(1)為保證不銹鋼的鈍化效果，在鈍化前應對工件表面進行清理、除油、酸洗，甚至是拋光，使工件顯露出新鮮的金屬基體。
(2)鈍化后的工件最好再進行一次補充后處理。
①奧氏體不銹鋼在酸性介質鈍化后，最好在1%的氫氧化鈉溶液中進行短時間的中和處理。
②鐵素體不銹鋼鈍化后，應在5%(重量比)的重鉻酸鉀(K2?Cr2?O7)中浸泡處理。
③馬氏體不銹鋼鈍化后，可在5%(重量比)的重鉻酸鈉(Na2?Cr2O7)溶液中補充處理，也可在稀氫氧化鈉(NaOH)溶液中進行短時浸泡處理。
(3)不銹鋼鈍化后，應注意清理表面，保證表面潔凈。
(4)不銹鋼的鈍化效果、質量與鋼種、成分、選用配方、溫度、時間等因素有關，大批量首次采用鈍化處理時，應試驗后進行。
(5)不銹鋼的酸性或堿性鈍化液均具有一定的腐蝕性，在配制和使用時應注意操作安全和防護。
4．不銹鋼酸洗與鈍化的解說
從上述內容可知，不銹鋼的酸洗和鈍化都是保證和提高不銹鋼質量(主要是表面質量)的主要手段，二者之間有聯系又互為補充和制約。
酸洗是以清理工件表面，便于后續加工或還要進行的其他處理為目的，是要去除工件表面的氧化物，活化表面金屬的過程，也是不銹鋼鈍化處理前的預處理過程。而經過活化的不銹鋼最終還要采取鈍化處理。
鈍化是以提高不銹鋼表面的耐腐蝕性能為主要目的，是在工件表面形成氧化膜的過程，是鈍化表面金屬的過程。鈍化前要采用酸洗處理作為預處理，而經過酸洗的不銹鋼一般還要進行最后的鈍化處理。
某些情況下，在一種介質中會出現兩種處理的效果，比如，在硝酸鈍化溶液中加入氫氟酸后，此種溶液便具有先浸蝕氧化物再進行鈍化的作用。
