一种不锈钢表面钝化剂及钝化方法

本发明属于不锈钢表面钝化，具体涉及一种不锈钢表面钝化剂及钝化方法。

背景技术：

1、不锈钢是一种机械性能、加工性良好，且具有优良的耐蚀性、耐磨性的金属材料，广泛应用于航空航天、动力设备、石油化工等领域。然而，不锈钢只是“相对不锈”，在一些苛刻环境中，不锈钢的高耐蚀性仍然遭受着巨大的挑战。不锈钢腐蚀，不仅会造成经济损失，更会导致人身伤害，造成不可估量的损失。

2、目前，不锈钢表面钝化处理主要包括化学方法和电化学方法。化学法是将不锈钢样品浸泡到含有化学试剂的溶剂中进行处理一定的时间，通过试剂中的物质与钢进行反应在金属表面生成一层致密的金属氧化膜来阻挡或减缓外界腐蚀介质的渗入与扩散，从而达到减缓不锈钢的腐蚀速度。然而化学方法所用的试剂中多含有硫酸、盐酸、氢氟酸等强酸，如果处理不当，不仅会影响到钝化效果还会破坏钝化金属。电化学法所用的处理液同样具有一定的污染性。现有的电化学处理方法使用的试剂有硫酸铈、硅酸钠、高锰酸钾等物质，处理条件是阳极电流密度50～100ma/cm2，温度70～80℃，时间5～15min。这种电化学钝化使用的钝化液中含有重金属盐，对人体有害且污染环境，其次该方法的处理温度较高，限制了该工艺的推广使用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种不锈钢表面钝化剂及钝化方法，该钝化剂成分简单，不含重金属离子，对环境和人体无害；钝化操作简单便于工业化生产，可有效解决现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种不锈钢表面钝化剂，包括以下重量份的组分：稀土金属盐1-5份、硝酸盐85-340份、硝酸0.07-0.42份、羧甲基纤维素钠50-100份、阿拉伯胶100-300份和水500份。

4、进一步地，包括以下重量份的组分：稀土金属盐3份、硝酸盐85份、硝酸0.42份、羧甲基纤维素钠60份、阿拉伯胶180份和水500份。

5、上述方案中，稀土金属盐作为钝化剂中的主盐，提供稀土盐离子参与成膜；硝酸盐主要用于增强溶剂的导电性；硝酸作为氧化剂，利用硝酸使金属在钝化剂中发生强氧化反应，形成一层致密的氧化膜，隔绝了溶剂与内部金属的继续反应，增加表面化学稳定性。钝化剂中使用阿拉伯胶和羧甲基纤维素钠，可以使钝化剂成为糊状或者膏状，使钝化剂具有较好的粘粘性，同时羧甲基纤维素钠也具有缓蚀的作用，羧甲基纤维素钠分子结构中的羧基官能团可以吸附在金属表面，钝化过程中在金属表面形成一层致密的缓蚀剂膜，从而阻止腐蚀性离子对金属表面的侵蚀。

6、进一步地，稀土金属盐包括硝酸铈、硫酸铈和硝酸镧中的至少一种。

7、进一步地，硝酸盐包括硝酸钠、硝酸钾和硝酸钙中的至少一种。

8、一种不锈钢表面钝化方法，采用上述钝化剂进行钝化。

9、一种不锈钢表面钝化方法，包括以下步骤：

10、以待钝化的不锈钢样品为工作电极，以碳纤维为对电极，以甘汞电极为参比电极，将上述电极置于不锈钢表面钝化剂中进行电化学钝化即可。

11、上述方案中，采用电化学的方式进行钝化，具有钝化时间短，便于操作等优点；钝化时施加阳极电位，改善了钝化膜表面的物理缺陷状态和组分，某些呈腐蚀活性的夹杂物组分(如硫化物)在处理过程中溶解消除后，被cr的氧化物填充，缺陷由腐蚀活性变成腐蚀非活性，表面趋于均一化，从而增强不锈钢表面的耐蚀性。

12、进一步地，还设置有聚丙烯层或聚酯纤维层，参比电极设置于聚丙烯层或聚酯纤维层内部。

13、进一步地，聚丙烯层或聚酯纤维层包裹在待钝化不锈钢样品表面。

14、上述方案中，聚丙烯层或聚酯纤维层用于吸附钝化剂，使得钝化剂包覆在不锈钢表面，提高对大比表面积不锈钢的钝化效果。

15、进一步地，电化学钝化过程中的工作电压为0.5-1v，钝化时间为20-100min。

16、本发明所产生的有益效果为：

17、1、本发明的钝化剂中不含有重金属盐，且硝酸含量较低，对环境友好，且减少了后续废弃试剂的处理操作，进而降低了生产成本。

18、2、本发明的钝化剂中以硝酸作为氧化剂，不添加双氧水，具有氧化效果稳定，无需添加稳定剂，进一步降低了生产成本。

19、3、本发明中的钝化方法简单易于操作，室温下即可进行操作，便于进行工业化生产。

20、4、本发明中的钝化剂具有钝化效果好的优点，可在待钝化样品表面形成一层稳定的缓蚀膜，阻止腐蚀性离子对样品造成侵蚀，延长样品的使用时间。

技术特征：

1.一种不锈钢表面钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：稀土金属盐1-5份、硝酸盐85-340份、硝酸0.07-0.42份、羧甲基纤维素钠50-100份、阿拉伯胶100-300份和水500份。

2.如权利要求1所述的不锈钢表面钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：稀土金属盐3份、硝酸盐85份、硝酸0.42份、羧甲基纤维素钠60份、阿拉伯胶180份和水500份。

3.如权利要求1所述的不锈钢表面钝化剂，其特征在于，稀土金属盐包括硝酸铈、硫酸铈和硝酸镧中的至少一种。

4.如权利要求1所述的不锈钢表面钝化剂，其特征在于，硝酸盐包括硝酸钠、硝酸钾和硝酸钙中的至少一种。

5.一种不锈钢表面钝化方法，其特征在于，采用权利要求1-4中的钝化剂进行钝化。

6.如权利要求5所述的不锈钢表面钝化方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的不锈钢表面钝化方法，其特征在于，还设置有聚丙烯层或聚酯纤维层，所述参比电极设置于聚丙烯层或聚酯纤维层内部。

8.如权利要求6所述的不锈钢表面钝化方法，其特征在于，所述聚丙烯层或聚酯纤维层包裹在待钝化不锈钢样品表面。

9.如权利要求6所述的不锈钢表面钝化方法，其特征在于，电化学钝化过程中的工作电压为0.5-1v，钝化时间为20-100min。

技术总结
本发明公开了一种不锈钢表面钝化剂及钝化方法，属于不锈钢钝化技术领域，该表面钝化剂包括以下重量份的组分：稀土金属盐1‑5份、硝酸盐85‑340份、硝酸0.07‑0.42份、羧甲基纤维素钠50‑100份、阿拉伯胶100‑300份和水500份。该钝化剂成分简单，不含重金属离子，对环境和人体无害；钝化操作简单便于工业化生产，可有效解决现有技术中存在的问题。

技术研发人员：胡杰珍,胡欣,邓培昌,耿保玉,王沛林,曾俊昊,杨靖荣
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8