當(dāng)我們需要保護(hù)金屬表面不被腐蝕、機(jī)械磨損及氧化時,鈍化技術(shù)就成為了一種非常有用的選擇。鈍化的本質(zhì)是通過一種化學(xué)方法,在金屬表面形成一層氧化膜,從而改變其表面化學(xué)性質(zhì),使其不易被腐蝕、機(jī)械磨損及氧化。本文將會介紹鈍化的原理及其常見的應(yīng)用:鈍化膜。
一、鈍化原理
鈍化的主要機(jī)理是在金屬表面上形成一層保護(hù)膜,用以隔離金屬表面與外界的聯(lián)系,從而抑制金屬表面的腐蝕和氧化反應(yīng)。這樣的保護(hù)膜通常是由金屬的氧化物、氫氧化物或鹽等組成。鈍化加工的方式有很多,最常見的有化學(xué)法、電化學(xué)法、物理法和熱處理法等。
化學(xué)鈍化的原理是通過金屬表面和一定濃度的化學(xué)溶液(不銹鋼鈍化液或者不銹鋼酸洗鈍化液)接觸,生成一層具有抵御外界腐蝕能力的保護(hù)膜。例如,常用的酸洗鈍化就是在金屬表面采用酸洗處理后,在表面形成一層氧化鈍化膜。采用酸洗的優(yōu)點在于,腐蝕性能比較強,處理能力廣,而且成本相對較低。
電化學(xué)鈍化是通過電解,引發(fā)化學(xué)反應(yīng)生成一層抵御外界腐蝕的氧化鈍化膜。由于電解鈍化的效果優(yōu)越,特別是對于不銹鋼,采用電解鈍化能夠形成更為均勻、致密的鈍化膜,可增強其力學(xué)性能和使用壽命。
物理方式鈍化主要采用機(jī)械方式,例如采用噴砂、拋光、涂覆等技術(shù)手段對金屬表面進(jìn)行處理,特別是對于輕質(zhì)金屬,使用物理鈍化方式能夠達(dá)到較好的鈍化效果。而熱處理方式鈍化,則是通過將金屬加工加熱,使其表面生成一層致密的氧化膜,從而達(dá)到抵御腐蝕的目的。
二、鈍化膜
鈍化膜主要是在鈍化過程中生成的一層氧化膜或類氧化膜,其主要作用是增強金屬的抗腐蝕性、機(jī)械強度、電學(xué)性能和潤滑性。不同的金屬材料所產(chǎn)生的鈍化膜厚度和化學(xué)性質(zhì)都是不同的。例如,鋁的鈍化膜主要由氧化鋁、氫氧化鋁和鋁磷酸鹽等物質(zhì)組成,厚度一般在0.2-15微米之間;而不銹鋼的鈍化膜主要由氧化鉻和氧化鐵組成,厚度一般在1-200納米之間。不同厚度的鈍化膜都具有不同的優(yōu)點和局限,需要根據(jù)具體應(yīng)用的要求來選擇。
另外,鈍化處理過程中,不同類型的鈍化液相對應(yīng)不同的鈍化膜厚度和質(zhì)量。例如,在鈦和鎂等輕質(zhì)金屬的鈍化處理中,采用硝酸鈍化液處理時,所形成的鈍化膜質(zhì)量較高,但是鈍化膜的厚度相對較薄;而在鈦和鋁等重質(zhì)金屬的鈍化處理中,選擇過氧化氫和氫氟酸鈍化液處理,所形成的鈍化膜厚度相對較厚,但是膜質(zhì)量有所降低。
三、常見的鈍化類型
常見的鈍化類型主要包括很多種,如為硫酸鈍化、鉻酸鈍化、酸洗鈍化、電解鈍化、離子鈍化、焰噴鈍化、化學(xué)淬火鈍化等,不同類型的鈍化有其優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍。
硫酸鈍化是在濃硫酸中進(jìn)行的一種鈍化技術(shù),適用于稀有金屬、合金、不銹鋼等。硫酸鈍化處理后,所形成的鈍化膜成色均勻,抗腐蝕性能好。
鉻酸鈍化通常在鋁合金制品的表面使用,此處理方式也被廣泛應(yīng)用于不銹鋼等材料的表面處理。鉻酸鈍化需要嚴(yán)格控制濃度和時間等參數(shù),將材料浸泡在濃度為30-40%的鉻酸溶液中,具有穩(wěn)定的耐腐蝕性,種類繁多。
酸洗鈍化是常見的鈍化方法之一,其優(yōu)點是處理能力廣、成本低,適用范圍較為廣泛。目前,酸洗鈍化已經(jīng)成為了目前金屬表面處理的重要技術(shù)之一,特別是在汽車制造、航空航天等領(lǐng)域中。
電解鈍化是通過電解方法,將金屬融化后再沉積在鈍化液品的陽極傳遞帶陽離子,重新生成較厚的氧化膜。此方法適用于不銹鋼、鎂合金等材料的處理,需要嚴(yán)格的操作和技術(shù)掌握。
離子鈍化適用于需要具有一定電阻性能的材料,并且其鈍化膜有較高的質(zhì)量。常用的氟化鈣、氧化鈷等材料的離子鈍化,仍然在航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)有所應(yīng)用。
總的來說,鈍化技術(shù)在金屬制造行業(yè)中具有非常廣泛的應(yīng)用,是一種非常重要的金屬表面處理方式。