不锈钢钝化-它是什么？它是如何工作的？

不锈钢钝化

许多卫生处理厂都知道不锈钢304和316是“不锈钢”和抗腐蚀，因为他们是合金与一些关键组成部分。有些人甚至知道，不锈钢加工设备形成了一个内层，保护金属免受破坏性腐蚀。但很难想象的是，这个保护层只是一到三纳米厚.虽然只有几个原子深，但如果条件合适并保持稳定，就足以提供所需的保护。

这种难以想象的薄内涂层被称为钝化层，钝化是它形成的过程。

铬差异

快进几千年到19世纪中期冶金学家发现，向铁中添加铬使其更加耐用和成形用于制作工具，实现和其他项目。铬仅被隔离为50年以前的材料。截至20世纪初，铬仅加入到碳中的熨斗中不到5％。

只有当冶金学家增加超过5％时，他们发现铬防止铁生锈。不久之后，将18％铬和8％镍加入铁的配方开始，以普遍存在的是18/8不锈钢，用于餐具和烹饪设备。18/8实际上包括在现代300系列不锈钢上，以及304和316不锈钢。

那么铬是如何防止腐蚀的呢？

通过一种叫做钝化的化学反应。”“被动”基本上是指无反应，这就是铬对钢的作用——保护它不受化学反应的影响，从而防止腐蚀。铬与氧结合形成氧化铬（Cr2O3-两个铬原子和三个氧原子，尽管还有另一种形式的氧化铬，一个铬原子和一个氧原子）。

尽管无源层在合金中形成的铬含量为10.5％和12％，但不锈钢设备应该用一种叫做化学钝化的方法来处理，以确保它得到及时和适当的保护。

柠檬酸越来越多地被硝酸用作钝化剂，原因如下：

• 它能钝化多种不锈钢合金，适用于不同合金组成的系统
• 它的毒性和危险性要小得多，而且是可生物降解的，所以处理它的难度要小得多
• 由于它被用作食品添加剂，并且在FDA的GRAS上（通常被认为是安全的)列表，非常适合在食物和饮料处理
• 一些钝化工艺可以去除合金中的镍和铬，也可以去除铁，从而使钝化层变薄。使用柠檬酸可以最大限度地减少这种有害的去除，促进更厚的氧化层

不过，需要注意的是，柠檬酸本身并不能起到钝化作用，但它在制备表面以使其在环境空气中自然钝化方面做得更好。

彻底预清洗的重要性

强调一个至关重要的第一步 -打扫-以消除可能影响钝化过程的污染物。在加工过程中，铁颗粒会从刀具上磨损并转移到不锈钢工件表面。车间环境中的其他物质（如润滑脂和冷却液）可能会落在不锈钢零件上。如果没有去除，这些颗粒可以损害钝化过程并植物用于腐蚀的种子。

虽然假设酸浴会消除油脂和其他污染物似乎合理，但它均恢复到微量化学与腐蚀。脂肪与酸反应形成气泡，粘附在金属表面，妨碍钝化。初次清洁过程中应使用脱脂剂或其他合适的商业清洁剂。

被动层维护-当它自我修复，当它没有

一旦不锈钢加工设备钝化并投入使用，无源层可以通过磨损或通过加热和冷却而引起的膨胀或收缩来损坏。如果存在足够的氧气与合金中的铬（以及其他条件是右），则无源层将“愈合”，这是不锈钢的主要益处之一。

然而，化学反应也会破坏钝化层和/或阻止其成功形成或转化。假设您的流程在某些情况下（如高温）使用某些化学品。在这种情况下，你将无法依靠被动层来保护你的设备投资，因为腐蚀是不可避免的。

再钝化的频率——通常通过在系统中运行钝化酸来实现——取决于加工条件的要求以及所加工的化学品的侵蚀性。

一些处理器每年重新激活一次，但其他人可能会更频繁地进行，因为他们的产品，例如由西红柿制成的产品，氯化物和腐蚀性酸性高。用于加工的一些水在氯化物中自然高，并且在无源层上硬。有测试套件可从化学供应公司获得，将测试自由表面铁。如果发现高水平，可能是时候钝化了。

不锈钢钝化与酸洗

酸洗是一个经常与钝化混淆的过程，但它们提供不同的目的。它们既旨在通过促进有效氧化铬被动层来提高不锈钢和其他合金的耐腐蚀性。

在焊接过程中渗出可能导致焊接渗透性差，过热可以对不锈钢和其他合金的物理性质和化学性产生负面影响。它能氧化成分金属，使金属呈现出从黄色到棕色到蓝色的一系列颜色，这取决于它们所处的温度和氧化层的厚度。这种变色称为“热色调”

在铬在耐蚀性中起核心作用的不锈钢和其他合金中，热着色区域意味着铬已从金属表面耗尽，无法形成钝化层。因此，必须去除受损的氧化层，使合金重新露出原来的状态，耐腐蚀形式。

因此，当钝化涉及创建一个新的层，酸洗删除一个损坏的层，然后钝化可以做。

和钝化一样，酸洗是用化学物质进行的，通常是硝酸或氢氟酸溶液，酸的腐蚀性要大得多。酸洗也可以通过电力挖掘完成（当金属浸入含有电流的溶液中时，电流会除去金属表面的一层很薄的金属）或者通过机械移除，可能会留下小的污染颗粒。