不銹鋼彎管的鈍化膜是其表面的鉻元素與氧發(fā)生氧化反應(yīng)形成的致密、穩(wěn)定的Cr?O?(三氧化二鉻)薄膜,形成過程依托不銹鋼的合金成分特性,結(jié)合彎管加工后的表面狀態(tài),通過自然氧化或人工鈍化處理完成,且具備自我修復(fù)能力。
1. 形成的成分基礎(chǔ):鉻元素的核心作用
不銹鋼(如 304、316 型)含鉻量通?!?2%(部分高端牌號(hào)含 Cr 17%-19%),還搭配 Ni、Mo 等合金元素。鉻的化學(xué)氧化傾向遠(yuǎn)高于鐵,在含氧環(huán)境中會(huì)優(yōu)先與氧結(jié)合,而非鐵被氧化,這是鈍化膜能形成的根本前提 —— 若鉻含量不足 12%,無法形成連續(xù)、穩(wěn)定的鈍化膜。
2. 彎管加工對表面的預(yù)處理作用
彎管屬于冷加工(或熱彎)工藝,加工過程會(huì)帶來兩個(gè)關(guān)鍵影響:
表面活化:加工時(shí)的塑性變形會(huì)導(dǎo)致管材表面晶格畸變、產(chǎn)生應(yīng)力,同時(shí)去除原有輕微氧化層,使基材表面的 Cr、Fe 原子處于 “活化” 狀態(tài),更容易與氧發(fā)生反應(yīng);
表面缺陷風(fēng)險(xiǎn):若加工過程中出現(xiàn)劃痕、毛刺或殘留油污、氧化皮,會(huì)阻礙鈍化膜的均勻形成,因此加工后通常需先做表面清潔(除油、酸洗)。
3. 鈍化膜的具體形成過程
(1)自然鈍化(環(huán)境自生成)
彎管加工后暴露在空氣或含氧介質(zhì)(如水)中時(shí),表面活化的 Cr 原子會(huì)迅速與 O?(或溶解氧)發(fā)生氧化反應(yīng):
4Cr + 3O? = 2Cr?O?
同時(shí)鐵也會(huì)氧化生成 FeO,但 Cr?O?的穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于 FeO,會(huì)優(yōu)先覆蓋在基材表面,逐漸形成連續(xù)、無孔的薄膜;若環(huán)境中有水分,還會(huì)生成少量 Cr (OH)?,與 Cr?O?共同構(gòu)成初始鈍化層。
(2)人工鈍化(工業(yè)強(qiáng)化處理)
為提升膜的致密性和耐腐蝕性,工業(yè)上會(huì)對彎管做人工鈍化處理,流程為:
酸洗除雜(用鹽酸 + 硝酸混合液去除表面氧化皮、油污、鐵屑)→ 鈍化反應(yīng)(浸泡在硝酸或鉻酸溶液中):
在酸性含氧環(huán)境下,基材中的 Cr 被進(jìn)一步氧化為 Cr3+,與氧結(jié)合生成更致密的 Cr?O?內(nèi)層,外層則形成羥基化的 Cr (OH)?,終將形成 “內(nèi)層 Cr?O?+ 外層 Cr (OH)?” 的雙層結(jié)構(gòu),耐腐蝕性比自然鈍化膜提升數(shù)倍。
4. 鈍化膜的結(jié)構(gòu)與特性
厚度極?。簝H幾納米到幾十納米(肉眼不可見),但致密無孔,能完全隔絕基材與腐蝕介質(zhì)(如空氣、水、酸堿溶液);
自我修復(fù)性:若膜局部因劃傷、碰撞破損,暴露的 Cr 原子會(huì)迅速與環(huán)境中的氧重新結(jié)合,修復(fù)破損處,維持防護(hù)效果。
5. 影響形成的關(guān)鍵因素
鉻含量:必須≥12% 才能形成連續(xù)膜,鉻含量越高,膜的穩(wěn)定性越強(qiáng);
環(huán)境條件:含氧充足(缺氧則無法形成)、中性 / 弱酸性環(huán)境(強(qiáng)堿性或強(qiáng)還原性環(huán)境會(huì)破壞膜);
表面清潔度:油污、雜質(zhì)、加工殘留會(huì)阻礙 Cr 與氧的接觸,導(dǎo)致膜不連續(xù)。
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