一种不锈钢产品的钝化方法以及钝化工作间与流程

本发明涉及一种不锈钢产品的钝化方法以及钝化工作间，属于不锈钢表面钝化处理技术领域。

背景技术：

钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。不锈钢材料的钝化，是在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜(氧化膜)；这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。

马氏体不锈钢产品通常必须经过合理的钝化工艺以保证良好的防锈性能。好的钝化工艺可以很大程度上提高产品的防锈性能。相反，如果钝化处理不好，会在钝化工序中造成产品的腐蚀和生锈，更不用提及使用过程中的防锈。

中国发明专利，申请号02122917.1，提出了一种马氏体不锈钢化学钝化工艺，主要以硫酸(H2SO4)，氢氟酸(HF)或者硝酸(HNO3)为主要原料，配以一定比例重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)兑成溶液，然后将产品侵没于加热的溶液中。产品在强酸的作用下，表面形成钝化膜，以达到后期防锈的目的。

此工艺不足在于硫酸、硝酸等原料有强腐蚀性，操作起来比较危险，而且酸液中因为重铬酸钠的加入而含有三价铬。三价铬和强酸对环境影响极大，强酸容易人体造成伤害。经此工艺钝化后马氏体不锈钢产品，效果不够稳定，在后期使用过程中防锈性能一般。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种不锈钢产品的钝化方法以及钝化工作间。

本发明采用的技术方案如下：

一种不锈钢产品的钝化方法，仅以柠檬酸溶液作为钝化液，包括钝化工序：将不锈钢产品浸泡于柠檬酸溶液内，以使不锈钢产品表面形成钝化膜。柠檬酸又称枸缘酸，化学名称2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，柠檬酸有天然和人工合成两种来源，从植物中提取而来的柠檬酸，长期以来作为食品添加剂使用。柠檬酸作为普通工业原料，易于获取，价格便宜。本发明仅采用柠檬酸溶液作为不锈钢产品的钝化液，无需添加重铬酸钠等其他原料，对环境的影响相比硫酸、氢氟酸或硝酸而言也微乎其微。本发明的不锈钢产品的钝化方法，成本低，简单易行，操作方便，安全可靠，对操作人员危害小，对环境的危害小，经钝化处理的不锈钢产品的钝化膜效果稳定，后期使用过程中防锈性能好。

可供选择的，在钝化工序中：浸泡温度为10℃-75℃，浸泡时间为 30min-60min，柠檬酸的质量分数为5％-15％。

可供选择的，还包括清洗工序：采用清洗剂清洗不锈钢产品，以清洗掉不锈钢产品表面的杂质。清洗剂可以是洗衣粉、洗洁精或/和除油剂等。

可供选择的，在钝化工序之前，还包括浸除工序：将不锈钢产品浸泡于碱性溶液内，以清除掉不锈钢产品表面的杂质。与清洗工序相结合时，先进行清洗工序，再进行浸除工序；清洗工序能够清洗掉产品表面绝大部分的油污等杂质，浸除工序能够清除掉产品表面残余的油污等杂质。经清洗工序、浸除工序处理后的产品表面基本无油渍或其他污物，有利于确保钝化工序中的产品钝化质量，延长钝化液的使用周期。

优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。当然，碱性溶液还可以为氢氧化钙溶液或氢氧化钾溶液等碱性溶液。

进一步的，在浸除工序中：浸泡温度为10℃-75℃，浸泡时间为 10min-40min，氢氧化钠的质量分数为5％-10％。

可供选择的，在钝化工序之后，还包括中和工序：将不锈钢产品浸泡于碱性溶液内，以中和掉不锈钢产品表面残余的柠檬酸。钝化工序完成后，不锈钢产品取出后，不锈钢产品表面难免会残留一些柠檬酸，因此，作为优选，在钝化工序之后进行中和工序，能够进一步确保钝化膜的稳定性。

优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。当然，碱性溶液还可以为氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液等碱性溶液。

进一步的，在中和工序中：浸泡温度为10℃-75℃，浸泡时间为 10min-40min，氢氧化钠的质量分数为5％-10％。

可供选择的，所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢或沉淀硬化不锈钢。本发明通用性强，能够适用于各种类型的不锈钢的钝化作业；特别适用于马氏体不锈钢产品的钝化作业。

可供选择的，所述不锈钢产品为马氏体不锈钢产品，该马氏体不锈钢产品是经过硬化热处理的。柠檬酸溶液作为马氏体不锈钢产品的钝化液，还能够检测出经硬化热处理的产品质量，如果经硬化热处理的产品产生了过多的渗碳，产品会在柠檬酸溶液中会发黑，这就能够筛选出热处理不合格的产品，确保出售的产品质量好，提高企业售卖产品的品质。

一种不锈钢产品的钝化工作间，包括设置于工作间内的：

用于盛装清洗剂的清洗池，用以清洗掉不锈钢产品表面的杂质；

用于盛装有碱性溶液的浸除池，用以清除掉不锈钢产品表面的残余杂质；

用于盛装有柠檬酸溶液的钝化池，用以使不锈钢产品表面形成钝化膜；

用于盛装有碱性溶液的中和池，用以中和掉不锈钢产品表面残余的柠檬酸；以及，

若干个清水池，其用于盛装清水，或者，其上设置有可喷出清水的水管，用于清理掉不锈钢产品表面的附着物。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的不锈钢产品的钝化方法，成本低，简单易行，操作方便，安全可靠，对操作人员危害小，对环境的危害小，经钝化处理的不锈钢产品的钝化膜效果稳定，后期使用过程中防锈性能好。在本发明的钝化工作间采用本发明的钝化方法能够进行不锈钢产品的钝化作业。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种不锈钢产品的钝化方法的流程图；

图2是一种不锈钢产品的钝化工作间的布置示意图；

图3是另一种不锈钢产品的钝化工作间的布置示意图；

图4是浸除池、钝化池或中和池的结构示意图；

图5是浸除池、钝化池、中和池与废液池的连接关系示意图。

图中标记：1-清洗池，2-浸除池，3-钝化池，4-中和池，5、5a、5b、5c、 5d-清水池，51-水管，6-池体，61-加热件，62-温度传感器，7-控制器，8-网兜，9-废液池，91-排液管，10-烘干箱。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

如图1所示，实施例一的一种不锈钢产品的钝化方法，仅以柠檬酸溶液作为钝化液，包括钝化工序：将不锈钢产品浸泡于柠檬酸溶液内，以使不锈钢产品表面形成钝化膜。柠檬酸又称枸缘酸，化学名称2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，柠檬酸有天然和人工合成两种来源，从植物中提取而来的柠檬酸，长期以来作为食品添加剂使用。柠檬酸作为普通工业原料，易于获取，价格便宜。本发明仅采用柠檬酸溶液作为不锈钢产品的钝化液，无需添加重铬酸钠等其他原料，对环境的影响相比硫酸、氢氟酸或硝酸而言也微乎其微。本发明的不锈钢产品的钝化方法，成本低，简单易行，操作方便，安全可靠，对操作人员危害小，对环境的危害小，经钝化处理的不锈钢产品的钝化膜效果稳定，后期使用过程中防锈性能好。

在钝化工序中：浸泡温度为10℃-75℃，浸泡时间为30min-60min，柠檬酸的质量分数为5％-15％。柠檬酸溶液由柠檬酸和水组成。在钝化工序中，具体的浸泡温度、浸泡时间以及柠檬酸的质量分数，可根据不锈钢产品的实际情况择优选取。在其中一实施例中，在钝化工序中：浸泡温度为10℃，浸泡时间为 60min，柠檬酸的质量分数为5％。在另一实施例中，在钝化工序中：浸泡温度为45℃，浸泡时间为45min，柠檬酸的质量分数为10％。在另一实施例中，在钝化工序中：浸泡温度为75℃，浸泡时间为30min，柠檬酸的质量分数为15％。

可供选择的，在其中一实施例中，还包括清洗工序：采用清洗剂清洗不锈钢产品，以清洗掉不锈钢产品表面的杂质。清洗剂可以是洗衣粉、洗洁精或/ 和除油剂等。

可供选择的，在另一实施例中，在钝化工序之前，还包括浸除工序：将不锈钢产品浸泡于碱性溶液内，以清除掉不锈钢产品表面的杂质。与清洗工序相结合时，先进行清洗工序，再进行浸除工序；清洗工序能够清洗掉产品表面绝大部分的油污等杂质，浸除工序能够清除掉产品表面残余的油污等杂质。经清洗工序、浸除工序处理后的产品表面基本无油渍或其他污物，有利于确保钝化工序中的产品钝化质量，延长钝化液的使用周期。

优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。当然，碱性溶液还可以为氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液等碱性溶液。

在浸除工序中：浸泡温度为10℃-75℃，浸泡时间为10min-40min，氢氧化钠的质量分数为5％-10％。氢氧化钠溶液由氢氧化钠和水组成。在浸除工序中，具体的浸泡温度、浸泡时间以及氢氧化钠的质量分数，可根据不锈钢产品的实际情况择优选取。在其中一实施例中，在浸除工序中：浸泡温度为10℃，浸泡时间为40min，氢氧化钠的质量分数为5％。在另一实施例中，在浸除工序中：浸泡温度为45℃，浸泡时间为25min，氢氧化钠的质量分数为7.5％。在另一实施例中，在浸除工序中：浸泡温度为75℃，浸泡时间为10min，氢氧化钠的质量分数为10％。

可供选择的，在另一实施例中，在钝化工序之后，还包括中和工序：将不锈钢产品浸泡于碱性溶液内，以中和掉不锈钢产品表面残余的柠檬酸。钝化工序完成后，不锈钢产品取出后，不锈钢产品表面难免会残留一些柠檬酸，因此，作为优选，在钝化工序之后进行中和工序，能够进一步确保钝化膜的稳定性。

优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液。当然，碱性溶液还可以为氢氧化钙溶液或氢氧化钾溶液等碱性溶液。

在中和工序中：浸泡温度为10℃-75℃，浸泡时间为10min-40min，氢氧化钠的质量分数为5％-10％。氢氧化钠溶液由氢氧化钠和水组成。在中和工序中，具体的浸泡温度、浸泡时间以及氢氧化钠的质量分数，可根据不锈钢产品的实际情况择优选取。在其中一实施例中，在中和工序中：浸泡温度为10℃，浸泡时间为40min，氢氧化钠的质量分数为5％。在另一实施例中，在中和工序中：浸泡温度为45℃，浸泡时间为25min，氢氧化钠的质量分数为7.5％。在另一实施例中，在中和工序中：浸泡温度为75℃，浸泡时间为10min，氢氧化钠的质量分数为10％。

作为优选，在上述的每道工序之间，采用清水清理掉不锈钢产品表面的附着物。

可供选择的，所述不锈钢为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢或沉淀硬化不锈钢。本发明通用性强，能够适用于各种类型的不锈钢的钝化作业；特别适用于马氏体不锈钢产品的钝化作业。

可供选择的，在其中一实施例中，所述不锈钢产品为马氏体不锈钢产品，该马氏体不锈钢产品是经过硬化热处理的。柠檬酸溶液作为马氏体不锈钢产品的钝化液，还能够检测出经硬化热处理的产品质量，如果经硬化热处理的产品产生了过多的渗碳，产品会在柠檬酸溶液中会发黑，这就能够筛选出热处理不合格的产品，确保出售的产品质量好，提高企业售卖产品的品质。

实施例二

实施例二公开了一种不锈钢产品的钝化工作间，采用实施例一的钝化方法能够在实施例二的钝化工作间进行不锈钢产品的钝化作业。各种池子内盛装的具体溶液参见实施例一。

如图2、图3所示，实施例二的一种不锈钢产品的钝化工作间，包括设置于工作间内的：

用于盛装清洗剂的清洗池1，用以清洗掉不锈钢产品表面的杂质；

用于盛装有碱性溶液的浸除池2，用以清除掉不锈钢产品表面的残余杂质；

用于盛装有柠檬酸溶液的钝化池3，用以使不锈钢产品表面形成钝化膜；

用于盛装有碱性溶液的中和池4，用以中和掉不锈钢产品表面残余的柠檬酸；以及，

若干个清水池5，其用于盛装清水，或者，其上设置有可喷出清水的水管 51，用于清理掉不锈钢产品表面的附着物。可以是：清水池5有多个，其内盛装清水，如图2所示。还可以是：清水池5有多个，其上装配可喷出清水的水管51。还可以是：清水池5有多个，部分的清水池内盛装清水，剩余的清水池上装配可喷出清水的水管51。还可以是：清水池5只有1个，其上装配有可喷出清水的水管51，如图3所示。

如图2至图5所示，具体的，在其中一实施例中，本发明的钝化工作间包括在工作间内按照钝化工艺流程设置的：

用于盛装清洗剂的清洗池1；用于盛装碱性溶液的浸除池2；用于盛装柠檬酸溶液的钝化池3；用于盛装碱性溶液的中和池4；以及若干个用于盛装清水的清水池5，或者若干个设有可喷出清水的水管51的清水池5；以及用于烘干不锈钢产品的烘干箱10。

浸除池2、钝化池3、中和池4分别都包括池体6。浸除池2的池体6装配有加热件61、温度传感器62，浸除池2的加热件61、温度传感器62连接有控制器7；钝化池3的池体6装配有加热件61、温度传感器62，钝化池3的加热件61、温度传感器62连接有控制器7；中和池4的池体6装配有加热件61、温度传感器62，中和池4的加热件61、温度传感器62连接有控制器7；还包括若干个适配于池体6的网兜8，网兜8可插入池体6内。还包括用于储存旧介质的废液池9，浸除池2、钝化池3、中和池4分别通过排液管91与废液池 9连通，排液管91上装配有排液阀门。排液阀门可以是手动的也可以是电动的。控制器7、加热件61、温度传感器62的设计，通过控制器7按实际需求设定加热件61的加热温度，温度传感器62能够实时检测介质温度，并通过控制器 7显示出来，控制器7通过来自温度传感器62检测信号来控制加热件61的加热温度，使得池体内的介质温度能够保持在符合要求的范围内。网兜8的设计，将待浸泡的不锈钢产品放置网兜8内，再浸入池体6内，便于不锈钢产品浸泡于介质内，也便于不锈钢产品从介质内取出。废液池9的设计，当浸除池2、钝化池3或中和池4内的介质要更换时，此时开启对应的排液管91上的排液阀门，使旧介质(旧柠檬酸溶液、旧碱性溶液)排入废液池9内；酸性、碱性的旧介质囤积在废液池9内发生中和反应。废液池9内的废液囤积到一定数量时转移至环保处理。

进行不锈钢产品的钝化作业时：

清洗池1内盛装清洗剂，清洗剂可以是洗衣粉、洗洁精或/和除油剂等；

浸除池2、中和池4内分别盛装碱性溶液，碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液由氢氧化钠和水组成，氢氧化钠的质量分数为5％-10％。碱性溶液还可以为氢氧化钙溶液或氢氧化钾溶液等碱性溶液。

钝化池3内装柠檬酸溶液，柠檬酸溶液由柠檬酸和水组成，柠檬酸的质量分数为5％-15％。

实施例三

如图1、图2、图3所示，实施例三在实施例二的钝化工作间采用实施例一的钝化方法进行不锈钢产品的钝化作业。不锈钢产品为马氏体不锈钢钢球，该马氏体不锈钢钢球是经过硬化热处理的。

钝化作业的步骤如下所述：

步骤1、在清洗池1进行清洗工序：采用清洗剂清洗不锈钢产品，以清洗掉不锈钢产品表面的杂质；能够清洗掉产品表面绝大部分的油污等杂质。

步骤2、在清水池5a，采用清水清理掉不锈钢产品表面附着的清洗剂。

步骤3、在浸除池2进行浸除工序：将不锈钢产品浸泡于碱性溶液内，以清除掉不锈钢产品表面的杂质；能够清除掉产品表面残余的油污等杂质。

步骤4、在清水池5b，采用清水清理掉不锈钢产品表面附着的碱性溶液。

步骤5、在钝化池3进行钝化工序：将不锈钢产品浸泡于柠檬酸溶液内，以使不锈钢产品表面形成钝化膜。

步骤6、在清水池5c，采用清水清理掉不锈钢产品表面附着的柠檬酸溶液。

步骤7，在中和池4进行中和工序：将不锈钢产品浸泡于碱性溶液内，以中和掉不锈钢产品表面残余的柠檬酸。

步骤8、在清水池5d，采用清水清理掉不锈钢产品表面附着的碱性溶液。

步骤9、采用烘干箱10将不锈钢产品烘干，或者采用无纺布将不锈钢产品擦干。

经钝化作业后，马氏体不锈钢钢球表面形成了稳定的钝化膜，满足盐雾测试或者硫酸铜测试要求。

将2种尺寸的经上述钝化作业后的马氏体不锈钢钢球进行盐雾测试。

第一种尺寸的钢球：直径为1/8英寸，数量为2个，材质为440C，盐雾测试标准为：ASTM B117-2011，测试结论为通过，试验报告部分原文如下：

试验报告的翻译如下：

第二种尺寸的钢球：直径为1英寸，数量为2个，材质为440C，盐雾测试标准为：ASTM B117-2011，测试结论为通过，试验报告部分原文如下：

试验报告的翻译如下：

综上所述，采用本发明的一种不锈钢产品的钝化方法，成本低，简单易行，操作方便，安全可靠，对操作人员危害小，对环境的危害小，经钝化处理的不锈钢产品的钝化膜效果稳定，后期使用过程中防锈性能好。在本发明的钝化工作间采用本发明的钝化方法能够进行不锈钢产品的钝化作业。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。