專利名稱：高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法
高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法技術領域
本發明屬于金屬零部件表面處理技術領域，主要涉及不銹鋼表面的化學拋光方法，尤其涉及一種經高溫氧化后帶有高溫氧化皮不銹鋼零部件的表面化學拋光方法。
背景技術：
隨著我國軍工及高科技產業的發展和人民生活水平的不斷提高，以不銹鋼作為材料的零部件廣泛使用在航天、航空、兵器、核電等重點行業及日常生活中，成為使用量最廣泛的材料之一。不銹鋼零部件在制造生產過程中，某些產品加工需要經過熱處理、焊接、玻璃-不銹鋼封接等熱加工工序，經高溫處理后的零件表面會形成一層灰褐色的致密氧化層，嚴重影響到產品的外觀和使用性能。據相關資料介紹，不銹鋼的高溫氧化層主要成份由 FeO, Cr203> NiO, FeO · Cr2O3等復雜的混合氧化物構成，這種氧化層致密且鈍性極高，采用普通酸洗方法是不能將其去除的，特別是軍工及高新產業中使用的不銹鋼零部件，往往尺寸精度要求高，同時還經常帶有精密螺紋、深孔、盲孔、超細孔等結構特征，這給去除氧化層及拋光零件表面帶來了很大的難度并對化學拋光工藝提出了更高的要求。
不銹鋼化學拋光工藝是目前使用較多的金屬表面拋光方法，其主要步驟包括除油、去除氧化皮、化學拋光、清洗，其中化學拋光是其關鍵步驟。化學拋光液由鹽酸、硝酸或其兩者的混合酸與水、有機添加劑按一定比例混合而成，化學拋光過程是把溶液加熱并保溫至70 90°C，將已進行除油和去氧化皮步驟的待拋光零件放入溶液浸泡并不斷抖動零件，時間為3 5min，隨后取出零件清洗。然而傳統化學拋光工藝帶來的問題有三個方面， 在操作方法上，傳統拋光過程需要工人不斷翻動(抖動)零件來避免零件受熱不均，零件與零件之間需要預留一定間隙，這就使拋光裝載量小，相關研究資料介紹拋光裝載量一般小于ldm2/L，因此拋光過程中工人工作量繁重，生產效率低下，還要時刻忍受著拋光液溢出的酸霧對身體的傷害。除此之外，對于具有深孔、盲孔、超細孔及結構復雜的不銹鋼件這種操作也不適用，翻動(抖動)零件無法使這些部位的溶液達到有效循環，使局部溶液溫度、濃度過低，影響了這類零件的拋光效果。在工藝參數控制上，傳統拋光方法工藝控制復雜，工藝參數可控范圍窄，拋光時往往需要考慮零件形狀、大小、裝載量等因素，需要根據具體情況在工藝范圍內找到一個合適的溫度和時間點，稍有偏差就可能發生過腐蝕或拋光不均勻的現象，最終影響到產品的性能和外觀質量。尤其對于有精密螺紋、高精度尺寸的不銹鋼零件更需要精確控制拋光參數，為此才能達到較好的拋光效果。此外，采用傳統不銹鋼化學拋光方法時，一旦拋光液中的Fe2+濃度累積大于8g/L，就必須報廢原拋光液而重新配制新的拋光液，因此，傳統拋光液的循環利用率較低。發明內容
本發明要解決的問題是，針對現有技術的不足，為高溫氧化不銹鋼提供一種污染小、操作簡單、拋光液利用率高、適合光飾各種復雜零件的化學拋光方法 。
為解決上述技術問題，本發明提供的化學拋光方法包括如下工藝步驟
第一步，在超聲波清洗儀中用汽油振洗不銹鋼零件30min，之后用清水洗凈不銹鋼零件，再在超聲波清洗儀中用洗衣粉水振洗不銹鋼零件30min，之后再用清水洗凈不銹鋼零件；
第二步，采用現有的除氧化皮工藝去除不銹鋼零件表面的氧化皮；
第三步，將拋光液加熱至沸騰后倒入盛滿不銹鋼零件的塑料器皿中并淹沒零件， 然后將器皿放入超聲波清洗儀中振動拋光2 5min，在此期間超聲波清洗儀的工作頻率為 50kHz，功率為500W，所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙二醇璜基水楊酸煙酸 水=162 198 57 85 83 107 20 40 2 4 2 4 740 800 的重量比配制而成；
第四步，將化學拋光后的不銹鋼零件倒入盛有洗衣粉水的器皿中并在超聲波清洗儀中振洗30min，之后用清水將不銹鋼零件清洗干凈。
根據本發明，所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙二醇璜基水楊酸煙酸水=185g 80g IOOg 30g 3g 3g 780g的比例配制而成，所述振動拋光時間為3min。
根據本發明，所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙二醇璜基水楊酸煙酸水=198g 85g 107g 40g 4g 4g 740g的比例配制而成，所述振動拋光時間為5min。
根據本發明，所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙二醇璜基水楊酸煙酸水=162g 57g 83g 20g 2g 2g 800g的比例配制而成，所述振動拋光時間為2min。
本發明的有益效果體現在以下幾個方面。
(一 )本發明在化學拋光中結合了超聲波技術，引入超聲波清洗儀參與到化學拋光工藝過程中，利用超聲波產發出的頻率高于20kHz的縱波產生的空化作用和在溶液中的穿透能力，能夠快速有效的對每個零件的細微表面產生機械剝離作用，使整個溶液處于高速循環流動狀態，因此本發明方法無需翻動(抖動)零件，零件與零件之間可以相互疊加無需留有多余間隙，溶液裝載能力提高至8dm2/L，化學拋光效率提高8倍左右，在減輕了工人的勞動強度的同時也極大減少了酸霧對工人身體健康的傷害。拋光液在超聲波帶動下的高速循環流動也保證了具有深孔、盲孔、超細孔及結構復雜的不銹鋼件的拋光效果。
( 二)超聲波的空化作用和穿透能力使工藝控制簡單快捷，零件的形狀、大小、數量在拋光前無需考慮，在工藝范圍內操作即可達到拋光效果，不會發生拋光不均勻或過腐蝕現象，因此也特別適合拋光有精密螺紋、高精度尺寸的不銹鋼件。
(三)傳統拋光液中Fe2+濃度累積大于8g/L即會使溶液變得粘稠，吸附在零件表面影響拋光效果。而本發明由于在化學拋光工藝中引入了超聲波清洗儀，因此在超聲波產生的空化作用下可以瞬間剝離Fe2+在零件表面的吸附，使拋光液中Fe2+濃度的上限提高至 30g/L，進而提高了拋光液的重復利用率。
具體實施方式

下面結合優選實施例對本發明作進一步的詳述。
本發明第一優選例是化學拋光一種帶有深孔的不銹鋼產品，其深孔長度8cm，其拋光過程包括以下幾個步驟
第一步，除油。將不銹鋼產品放入盛有汽油的器皿中浸泡lOmin，然后將該器皿放入超聲波清洗儀中振洗30min，用清水洗凈；再放入盛有洗衣粉水的器皿中并在超聲波清洗儀中振洗30min，之后再用清水將不銹鋼產品洗凈。洗衣粉水的質量比濃度為10%。
第二步，去除氧化皮。將配置好的腐蝕液倒入燒杯中，然后將其加熱到80°C后，把不銹鋼產品倒入燒杯中，并將腐蝕液的溫度保持在70 90°C之間，持續處理時間為3 IOmin,之后將腐蝕液倒出燒杯并用自來水將不銹鋼產品清洗干凈。
腐蝕液的配置過程為，在燒杯中加入20 190g的水，再加入333 392g的鹽酸， 經攪拌后慢慢加入349 441g的硫酸，加入時邊加邊攪拌,待溶液冷卻后再加入88 104g 的乙醇，隨后稱取加入2 3g六次甲基四胺，最后加入雙氧水255 31 lg。
第三步，超聲波-化學拋光，在燒杯中依次加入磷酸185g，硝酸80g、鹽酸IOOgjK 780g，待溶液攪拌均勻后依次稱取加入30g聚乙二醇，3g璜基水楊酸和3g煙酸而配置成拋光液。將上述拋光液加熱至沸騰后倒入盛滿不銹鋼產品的塑料器皿中并淹沒產品，將塑料器皿放入超聲波清洗儀中振動拋光3min，超聲波清洗儀的工作頻率為50kHz，功率調節至 500W。在該拋光過程中無需翻動(抖動)零件，操作人員可離開超聲波清洗儀，超聲波清洗儀停止工作后取出不銹鋼產品，并將拋光液倒入器皿中儲存以備下次使用；將拋光處理后的不銹鋼產品用自來水清洗干凈。
第四步，清洗。將化學拋光后的不銹鋼產品倒入質量比濃度為10%的洗衣粉水中， 并放入超聲波清洗儀中振洗30min，再用清水將產品清洗干凈。
本發明第二優選 例是化學拋光一種帶有直徑為O. 3mm超細孔的激光火工品不銹鋼產品。與第一優選例不同之處是，第三步所用的拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙二醇璜基水楊酸煙酸水=198g 85g 107g 40g 4g 4g 740g的比例配制而成，所述振動拋光時間為5min。
本發明第三優選例是化學拋光一種帶有精密螺紋的不銹鋼產品，螺紋規格為 M6X0. 75-6h，與第一優選例不同之處是，第三步所用的拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙二醇璜基水楊酸煙酸水=162g 57g 83g 20g 2g 2g 800g的比例配制而成，所述振動拋光時間為2min。
采用本發明各優選實施例所拋光的不銹鋼產品外觀光潔度一致，拋光過程效率高，污染小，各種精密尺寸未發生變化，均達到拋光要求。
權利要求
1.ー種高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法，其特征在于該方法包括以下エ藝步驟 第一歩，在超聲波清洗儀中用汽油振洗不銹鋼零件30min，之后用清水洗浄不銹鋼零件，再在超聲波清洗儀中用洗衣粉水振洗不銹鋼零件30min，之后再用清水洗浄不銹鋼零件； 第二歩，采用現有的除氧化皮エ藝去除不銹鋼零件表面的氧化皮； 第三步，將拋光液加熱至沸騰后倒入盛滿不銹鋼零件的塑料器皿中并淹沒零件，然后將器皿放入超聲波清洗儀中振動拋光2 5min，在此期間超聲波清洗儀的工作頻率為50kHz，功率為500W，所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙ニ醇璜基水楊酸煙酸水=162 198 57 85 83 107 20 40 2 4 2 4 740 800 的重量比配制而成； 第四步，將化學拋光后的不銹鋼零件倒入盛有洗衣粉水的器皿中并在超聲波清洗儀中振洗30min，之后用清水將不銹鋼零件清洗干凈。
2.根據權利要求1所述的高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法，其特征在于所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙ニ醇璜基水楊酸煙酸水=185g 80g IOOg 30g 3g 3g 780g的比例配制而成，所述振動拋光時間為3min。
3.根據權利要求1所述的高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法，其特征在干所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙ニ醇璜基水楊酸煙酸水=198g 85g 107g 40g 4g 4g 740g的比例配制而成，所述振動拋光時間為5min。
4.根據權利要求1所述的高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法，其特征在干所述拋光液是按磷酸硝酸鹽酸聚乙ニ醇璜基水楊酸煙酸水=162g 57g 83g 20g 2g 2g 800g的比例配制而成，所述振動拋光時間為2min。
全文摘要
本發明公開了一種高溫氧化不銹鋼的化學拋光方法，屬于不銹鋼零件表面處理領域。該方法是以磷酸、硫酸、硝酸為主，輔以添加劑聚乙二醇、磺基水楊酸、煙酸配成化學拋光液，引入超聲波清洗儀參與到化學拋光過程中，從而利用超聲波在拋光液中產生的空化作用，能夠在短時間內光飾不銹鋼零件表面。本發明提供的化學拋光方法拋光效率高、污染小、可操控性強，拋光后的零件表面光亮潔白，均勻細致，該方法還特別適合于具有精密螺紋、高精度尺寸、深孔、盲孔、超細孔及結構復雜的不銹鋼零件的拋光處理。
文檔編號C23F3/06GK103046053SQ20121037806
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者祝捷, 顏寶鋒, 閆旭, 姜鵬濤, 王海震 申請人:中國兵器工業第二一三研究所