一種不銹鋼表面粗化處理的方法技術

本發明專利技術屬于材料表面處理技術領域，具體涉及一種不銹鋼表面粗化處理的方法，包括以下步驟：1)砂面處理：將經過前處理的不銹鋼浸入到砂面處理劑中，在不銹鋼表面形成微米級粗糙面；2)表面清洗：將步驟1)所得不銹鋼浸入到強酸清洗液中，清洗表面疏松無附著力的銅及氯化亞銅吸附層，顯露不銹鋼表面的微米級粗糙面；3)顯砂處理：將步驟2)所得不銹鋼浸入到顯砂處理液中，在不銹鋼微米級粗糙面上形成納米級粗糙面；4)表面調整：將步驟3)所得不銹鋼浸入到表面調整液中，顯露不銹鋼從微米級到納米級的粗糙面。本發明專利技術可以粗化形成具有1?40μm到10?400nm的粗糙面，能夠有效提高不銹鋼與表面附著物的附著力，增加其結合強度。

A method of coarsening the surface of stainless steel

The invention belongs to the technical field of material surface treatment, in particular relates to a method for roughening the surface of stainless steel, which comprises the following steps: 1) sand surface treatment: after pretreatment of stainless steel into the sand surface treatment agent, on the surface of stainless steel to form micron rough surface; 2) surface cleaning: Step 1) income stainless steel immersed in acid cleaning liquid, cleaning the surface without loose adhesion of copper and cuprous chloride adsorption layer, exposure of micron grade stainless steel surface rough surface; 3) significant sand handling: Step 2) the stainless steel immersed in significant sand treatment liquid, stainless steel in micron rough surface forming nanometer rough surface; 4) surface adjustment: Step 3) the stainless steel immersed into liquid surface adjustment, exposure of stainless steel from micron to nanometer rough surface. The invention can form a rough 1 40 m to 10 400nm rough surface, can effectively improve the adhesion of stainless steel and surface attachment, increase the binding strength.

【技術實現步驟摘要】
一種不銹鋼表面粗化處理的方法
本專利技術屬于材料表面處理
，特別涉及一種不銹鋼表面粗化處理的方法。
技術介紹
不銹鋼材質穩定，不易被氧化和腐蝕，并且具有很強的硬度及耐摩擦力，目前逐漸被數碼通訊設備、電子電器制造等領域所青睞，然而不銹鋼因其特殊的性能又具有難加工等弊端，使不銹鋼在表面粗化方面受到了很大限制。經粗化的不銹鋼可以應用于多種領域，如材料領域運用多孔性的不銹鋼過濾器做氫的同位素的分離和儲存，衛生領域采用多孔性不銹鋼注入抗菌物質以達到減少細菌污染的目的，醫學領域利用多孔性不銹鋼做藥物載體，并通過改性增強其與生物體的相容性，數碼通訊領域將經過粗化處理的不銹鋼納米注塑形成中框，增加通訊設備的性能強度以及產生更優異的外觀等等。傳統的不銹鋼表面加工就是通過機械打磨、噴砂或者使用強酸如硝酸、氫氟酸、鉻酸等腐蝕性藥劑進行化學或電化學處理，隨著人們環保意識的提高，以及目前對不銹鋼表面粗化要求程度的提高，市場上涌現出各種不銹鋼表面粗化處理的方法，如專利CN101215703A、專利CN101215699A等采用無機強酸和有機酸在加溫的條件下對不銹鋼表面進行洗白砂面處理，專利CN104117833B采用等離子電解、激光打磨的方式來實現不銹鋼表面粗化，專利CN102234806B采用三氯化鐵、鹽酸、硝酸等在中溫下實現了對不銹鋼表面蝕刻粗化，專利CN105002499A、專利CN103163004A、專利CN101368889A等采用以苦味酸為主體，搭配氯化銅、氯化鐵、鹽酸、硝酸等來腐蝕不銹鋼表面以達到粗化表面、顯現晶相的目的。此類腐蝕粗化除氯化鐵蝕刻體系外，多是以消光、裸露晶格為目的，很難達到對不銹鋼表面產生較為強烈的粗化，氯化鐵蝕刻體系又腐蝕性太強，如果不進行遮蔽，則會對不銹鋼進行整體腐蝕消耗，同樣難以達到粗糙度很大的粗糙面。有鑒于此，確有必要提供一種解決上述問題的技術方案。
技術實現思路
本專利技術的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種不銹鋼表面粗化處理的方法，本專利技術采取分步腐蝕法在不銹鋼表面產生了多層次的粗糙面，粗糙度Ra從1-40μm的微米級層次遞加到10-400nm的納米級，并且每個層次的粗糙面均基本是均勻存在的。為了能夠實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種不銹鋼表面粗化處理的方法，包括如下步驟：1)砂面處理：將經過前處理的不銹鋼浸入到以酸性氯化銅為主體的砂面處理劑中進行砂面粗化處理，在不銹鋼表面形成微米級粗糙面，其中所述的砂面處理劑是以氯化銅、鹽酸、有機小分子羧酸、唑類緩蝕劑、潤濕劑復配而成。砂面處理步驟采取300-500g/L的氯化銅，20-200g/L的有機小分子羧酸，1-10g/L的唑類緩蝕劑，1-10g/L的低泡潤濕劑在70-90℃下腐蝕1-5分鐘，重復1-3次。其目的是利用氯化銅和有機小分子酸的腐蝕性和特殊性在不銹鋼表面產生微米級粗糙面并形成一層富含銅及銅化合物的轉化層。不銹鋼因富含鉻，表面極容易形成鉻的氫氧化物鈍化膜，從而導致不銹鋼很難被加工腐蝕，然而當這層鉻的氫氧化物鈍化膜被破壞后，根據電極電勢可以看出，活化的不銹鋼可以很容易被氯化銅腐蝕液腐蝕。其次不銹鋼生成加工時其表面本身就具有一些缺陷如氧化物夾雜點，此處一般都是作為腐蝕電池的陽極區，很容易造成氯離子和小分子酸根離子這類侵蝕劑的侵蝕，在氯離子和有機小分子酸的滲透下，這些位置就會形成如圖1、2上大量的空蝕形狀，而本專利技術所選擇的有機小分子酸是具有很強吸電子作用的小分子羧酸，如鹵代甲酸、乙酸或丙酸等，這類侵蝕劑在不銹鋼表面粗化處理時是必不可缺少的成分，它是一種陽極加速劑，這是基于這類侵蝕劑很容易被吸附在具有氧化膜的電極表面，并能夠取代氧化膜中的氧離子生成氯化物或羧酸物而造成不銹鋼的溶解。在一定的溫度、酸度和氯化銅濃度下，氯化銅是以腐蝕性更強的四氯合銅酸H2[CuCl4]形式存在，當與活化的不銹鋼表面接觸時，它得到電子變成一價的銅離子，不銹鋼內的鎳、鐵和鉻失去電子變成二價鎳離子、二價鐵離子和三價鉻離子，一價的銅離子在大量氯離子存在下生成了難溶于水的氯化亞銅二聚體，生成的氯化亞銅二聚體不溶于溶液并且本身具有一定的粘度，吸附在不銹鋼表面，在微觀方面，從而阻止氯化銅腐蝕液繼續與吸附有氯化亞銅部位不銹鋼產生腐蝕，而氯化亞銅就是本身腐蝕產生的，因此這層吸附層本身就是多孔不連續的，因此部分部位繼續反應，在一定的酸度和氯化銅濃度下，不銹鋼表面就會持續產生不均勻腐蝕從而產生不均勻的粗糙面。根據金屬活動性順序表和實際實驗表明，在伴隨著氯化銅腐蝕產生氯化亞銅的過程中，還會出現金屬銅的置換，生成的金屬銅又會被酸性氯化銅腐蝕液腐蝕生成氯化亞銅，而部分未來得及反應的銅則被氯化亞銅沉積層所包裹，共同形成一層富含銅及氯化亞銅的轉化層沉積在不銹鋼表面。2)表面清洗：將步驟1)砂面處理的不銹鋼浸入到強酸清洗液中，清洗表面疏松無附著力的銅及氯化亞銅吸附層，顯露不銹鋼表面的微米級粗糙面，活化不銹鋼表面，其中所述的強酸清洗液是鹽酸、硫脲類緩蝕劑、潤濕劑復配而成。表面清洗步驟采取300-500g/L的鹽酸，1-10g/L的硫脲類緩蝕劑，1-10g/L的潤濕劑在常溫清洗60-180秒。其目的是除去不銹鋼面疏松無附著力銅及氯化亞銅的轉化層，氯化亞銅可溶于高濃度的氨水或鹽酸，溶于高濃度的氨水形成絡合物，溶于高濃度的鹽酸生成H3CuCl4，而即使是粗化后的不銹鋼依舊極容易鈍化，為增加活化效果，選擇高濃度的鹽酸做清洗劑，既可以清洗處理掉表面疏松的氯化亞銅，又不會破壞銅及氯化亞銅這一層沉積層，還可以達到活化不銹鋼促進顯砂反應的目的。3)顯砂處理：將步驟2)所得不銹鋼產品浸入到顯砂處理液中，利用顯砂處理液的選擇性腐蝕，在不銹鋼微米級粗糙面上形成納米級粗糙面，其中所述的顯砂處理液是以硫酸、有機磺酸、硫脲類緩蝕劑、潤濕劑復配而成。顯砂處理步驟采取100-300g/L的硫酸，100-300g/L的有機磺酸，1-10g/L的硫脲類緩蝕劑，1-10g/L的潤濕劑在60-80℃下腐蝕5-10分鐘，重復1-3次。其目的是利用不銹鋼在硫酸加溫中腐蝕的原理在具有銅及氯化亞銅沉積層的不銹鋼上進行腐蝕，因硫酸不腐蝕銅及氯化亞銅，從而使不銹鋼表面腐蝕不均勻以達到納米級腐蝕的目的。不銹鋼在硫酸中具有活化-鈍化特性，在100-300g/L的濃度時，硫酸表現為還原性，不具有氧化性，極易產生氫去極化反應。硫酸溶液中以SO42-、HSO4-、H2O等離子占據整個溶液，在加溫作用下，腐蝕反應加劇，腐蝕反應的傳質阻力降低，其次，隨著溫度升高，硫酸溶液的電導率增加，陰陽極反應速度加快；經過第一步砂面處理后不銹鋼表面沉積有一層銅及氯化亞銅的沉積層，銅的電極電位比氫高，可以抑制硫酸腐蝕不銹鋼析氫反應，而未有沉積層的部位，在硫酸和有機磺酸的作用反應生成可溶性的對應鹽以及部分沉淀附著于不銹鋼表面。硫脲類緩蝕劑一般都是含有N、S、O等雜環及不飽和鍵，如最常見的硫脲，對不銹鋼的緩蝕是對陽極和陰極的共同作用，其在溶液中表現為質子化型(Tu)和分子型兩種形態，質子化型和H+結合形成TuH+，加速陰極析氫反應，分子型硫脲吸附在陰極形成自組裝膜，阻止腐蝕介質與金屬表面形成接觸面；通過在顯砂液中添加緩蝕劑可以平衡反應，產生均勻合適的粗糙面，增加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種不銹鋼表面粗化處理的方法，其特征在于，包括如下步驟：1)砂面處理：將經過前處理的不銹鋼浸入到砂面處理劑中，在不銹鋼表面形成微米級粗糙面，其中所述的砂面處理劑是以氯化銅、鹽酸、有機小分子羧酸、唑類緩蝕劑、潤濕劑復配而成；2)表面清洗：將步驟1)所得不銹鋼浸入到強酸清洗液中，清洗表面疏松無附著力的銅及氯化亞銅吸附層，活化不銹鋼表面，并顯露不銹鋼表面的微米級粗糙面，其中所述的強酸清洗液是以鹽酸、硫脲類緩蝕劑、潤濕劑復配而成；3)顯砂處理：將步驟2)所得不銹鋼浸入到顯砂處理液中，利用顯砂處理液的選擇性腐蝕，在不銹鋼微米級粗糙面上形成納米級粗糙面，其中所述的顯砂處理液是以硫酸、有機磺酸、硫脲類緩蝕劑、潤濕劑復配而成；4)表面調整：將步驟3)所得不銹鋼浸入到表面調整液中，清洗經硫酸腐蝕殘留的黑灰，以及砂面處理產生的銅及氯化亞銅沉積層，顯露不銹鋼從微米級到納米級的粗糙面，其中所述的表面調整液是以氯化銅、氯化銨、氨水、有機胺絡合劑復配而成。

【技術特征摘要】
1.一種不銹鋼表面粗化處理的方法，其特征在于，包括如下步驟：1)砂面處理：將經過前處理的不銹鋼浸入到砂面處理劑中，在不銹鋼表面形成微米級粗糙面，其中所述的砂面處理劑是以氯化銅、鹽酸、有機小分子羧酸、唑類緩蝕劑、潤濕劑復配而成；2)表面清洗：將步驟1)所得不銹鋼浸入到強酸清洗液中，清洗表面疏松無附著力的銅及氯化亞銅吸附層，活化不銹鋼表面，并顯露不銹鋼表面的微米級粗糙面，其中所述的強酸清洗液是以鹽酸、硫脲類緩蝕劑、潤濕劑復配而成；3)顯砂處理：將步驟2)所得不銹鋼浸入到顯砂處理液中，利用顯砂處理液的選擇性腐蝕，在不銹鋼微米級粗糙面上形成納米級粗糙面，其中所述的顯砂處理液是以硫酸、有機磺酸、硫脲類緩蝕劑、潤濕劑復配而成；4)表面調整：將步驟3)所得不銹鋼浸入到表面調整液中，清洗經硫酸腐蝕殘留的黑灰，以及砂面處理產生的銅及氯化亞銅沉積層，顯露不銹鋼從微米級到納米級的粗糙面，其中所述的表面調整液是以氯化銅、氯化銨、氨水、有機胺絡合劑復配而成。2.根據權利要求1所述的不銹鋼表面粗化處理的方法，其特征在于，所述步驟1)砂面處理中的前處理是，將不銹鋼基材浸泡于不銹鋼除油劑中250～350秒，溫度設為55～65℃；水洗干凈后再浸泡于除銹活化劑中80～200秒；再經水洗干凈后浸泡于體積濃度為50％的鹽酸水溶液中150～200秒。3.根據權利要求1所述的不銹鋼表面粗化處理的方法，其特征在于，所述步驟1)砂面處理中砂面處理劑是以300-500g/L的氯化銅，20-200g/L的有機小分子羧酸，1-10g/L的唑類緩蝕劑，1-10g/L的潤濕劑復配而成；所述的有機小分子羧酸是甲酸、乙酸、丙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、2-氯丙酸、2,2-二氯丙酸、3-氯丙酸、2,2,3-三氯丙酸、一氟乙酸、二氟乙酸、三氟乙酸、2,2-二氟丙酸、3,3,3-三氟丙酸、五氟丙酸中的至少一種；所述的唑類緩蝕劑是2-甲基苯并咪唑、2-巰基苯并咪唑、2-甲基苯并噻唑、2-巰基苯并噻唑、2-甲基苯并噁唑、2-巰基苯并噁唑、2-甲基苯并哂唑、2-巰基苯并哂唑中的至少一種；所述的潤濕劑是聚乙二醇、丙三醇、脂肪酸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張兵，金磊，
申請(專利權)人：東莞市慧澤凌化工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44