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4新聞動態

五金螺絲鈍化處理


使金屬表面轉化為不易被氧化的狀態,而延緩金屬的腐蝕速度的方法。
    一種活性金屬或合金,其中化學活性大大降低,而成為貴金屬狀態的現象,叫鈍化。
金屬由于介質的作用生成的腐蝕產物如果具有致密的結構,形成了一層薄膜(往往是看不見的),緊密覆蓋在金屬的表面,則改變了金屬的表面狀態,使金屬的電極電位大大向正方向躍變,而成為耐蝕的鈍態。如Fe→Fe++時標準電位為-0.44V,鈍化后躍變到+0.5~1V,而顯示出耐腐蝕的貴金屬性能,這層薄膜就叫鈍化膜。
    金屬的鈍化也可能是自發的過程(如在金屬的表面生成一層難溶解的化合物,即氧化物膜)。在工業上是用鈍化劑(主要是氧化劑)對金屬進行鈍化處理,形成一層?;つ?。
    鈍化的機理:我們知道,鐵、鋁在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解,但在濃HNO3或濃H2SO4中溶解現象幾乎完全停止了,碳鋼通常很容易生銹,若在鋼中加入適量的Ni、Cr,就成為不銹鋼了。金屬或合金受一些因素影響,化學穩定性明顯增強的現象,稱為鈍化。由某些鈍化劑(化學藥品)所引起的金屬鈍化現象,稱為化學鈍化。如濃HNO3、濃H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化劑都可使金屬鈍化。金屬鈍化后,其電極電勢向正方向移動,使其失去了原有的特性,如鈍化了的鐵在銅鹽中不能將銅置換出。此外,用電化學方法也可使金屬鈍化,如將Fe置于H2SO4溶液中作為陽極,用外加電流使陽極極化,采用一定儀器使鐵電位升高一定程度,Fe就鈍化了。由陽極極化引起的金屬鈍化現象,叫陽極鈍化或電化學鈍化。
    金屬處于鈍化狀態能?;そ鶚舴樂垢?,但有時為了保證金屬能正常參與反應而溶解,又必須防止鈍化,如電鍍和化學電源等。
    金屬是如何鈍化的呢?其鈍化機理是怎樣的?首先要清楚,鈍化現象是金屬相和溶液相所引起的,還是由界面現象所引起的。有人曾研究過機械性刮磨對處在鈍化狀態的金屬的影響。實驗表明,測量時不斷刮磨金屬表面,則金屬的電勢劇烈向負方向移動,也就是修整金屬表面可引起處在鈍態金屬的活化。即證明鈍化現象是一種界面現象。它是在一定條件下,金屬與介質相互接觸的界面上發生變化的。電化學鈍化是陽極極化時,金屬的電位發生變化而在電極表面上形成金屬氧化物或鹽類。這些物質緊密地覆蓋在金屬表面上成為鈍化膜而導致金屬鈍化,化學鈍化則是像濃HNO3等氧化劑直接對金屬的作用而在表面形成氧化膜,或加入易鈍化的金屬如Cr、Ni等而引起的?;Ф芻?,加入的氧化劑濃度還不應小于某一臨界值,不然不但不會導致鈍態,反將引起金屬更快的溶解。
    金屬表面的鈍化膜是什么結構?是獨立相膜還是吸附性膜呢?目前主要有兩種學說,即成相膜理論和吸附理論。
    成相膜理論認為,當金屬溶解時,處在鈍化條件下,在表面生成緊密的、復蓋性良好的固態物質,這種物質形成獨立的相,稱為鈍化膜或稱成相膜,此膜將金屬表面和溶液機械地隔離開,使金屬的溶解速度大大降低,而呈鈍態。實驗證據是在某些鈍化的金屬表面上,可看到成相膜的存在,并能測其厚度和組成。如采用某種能夠溶解金屬而與氧化膜不起作用的試劑,小心地溶解除去膜下的金屬,就可分離出能看見的鈍化膜,鈍化膜是怎樣形成的?當金屬陽極溶解時,其周圍附近的溶液層成分發生了變化。一方面,溶解下來的金屬離子因擴散速度不夠快(溶解速度快)而有所積累。另一方面,界面層中的氫離子也要向陰極遷移,溶液中的負離子(包括OH-)向陽極遷移。結果,陽極附近有OH-離子和其他負離子富集。隨著電解反應的延續,處于緊鄰陽極界面的溶液層中,電解質濃度有可能發展到飽和或過飽和狀態。于是,溶度積較小的金屬氫氧化物或某種鹽類就要沉積在金屬表面并形成一層不溶性膜,這膜往往很疏松,它還不足以直接導致金屬的鈍化,而只能阻礙金屬的溶解,但電極表面被它覆蓋了,溶液和金屬的接觸面積大為縮小。于是,就要增大電極的電流密度,電極的電位會變得更正。這就有可能引起OH-離子在電極上放電,其產物(如OH)又和電極表面上的金屬原子反應而生成鈍化膜。分析得知大多數鈍化膜由金屬氧化物組成(如鐵之Fe2O3),但少數也有由氫氧化物、鉻酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽及難溶硫酸鹽和氯化物等組成。 
    吸附理論認為,金屬表面并不需要形成固態產物膜才鈍化,而只要表面或部分表面形成一層氧或含氧粒子(如O2-或OH-)的吸附層也就足以引起鈍化了。這吸附層雖只有單分子層厚薄,但由于氧在金屬表面上的吸附,改變了金屬與溶液的界面結構,使電極反應的活化能升高,金屬表面反應能力下降而鈍化。此理論主要實驗依據是測量界面電容和使某些金屬鈍化所需電量。實驗結果表明,不需形成成相膜也可使一些金屬鈍化。 
   兩種鈍化理論都能較好地解釋部分實驗事實,但又都有成功和不足之處。金屬鈍化膜確具有成相膜結構,但同時也存在著單分子層的吸附性膜。目前尚不清楚在什么條件下形成成相膜,在什么條件下形成吸附膜。兩種理論相互結合還缺乏直接的實驗證據,因而鈍化理論還有待深入地研究。
   船舶不銹鋼艙的鈍化
  為了更好地運輸強腐蝕貨物,不銹鋼艙要進行鈍化,不銹鋼的鈍化處理應遵從不銹鋼制造商的推薦方法。在對不銹鋼貨艙進行鈍化的過程中,操作人員應穿戴適當的個人防護用品,操作人員注意互相協調;無關人員應遠離操作區域。
   共有兩種處理方法,即硝酸清洗法和完全浸酸法。硝酸處理法通常被稱為鈍化處理法,是常規的處理方法。對于整個船艙的完全浸酸和鈍化通常只有在交付使用前的建造階段以及修理階段進行。
   1、用船艙洗艙機進行循環而進行不銹鋼鈍化處理。Passivation of SS C.O.T. using tank cleaning machine
  1.1需要以下設備Equipments required:
  四臺配有8毫米或9.5毫米噴嘴的不銹鋼洗艙機(316),另加四臺沖洗機。沖洗機并不要求是不銹鋼質的。四根洗艙管,可耐受20%的硝酸溶液以及10BAR的安全工作壓強.(SS BW HOSE)。每個待鈍化船艙需要80噸沖洗淡水。船上淡水量越多越好。酸堿度(pH)測試成套工具或者能測試pH值介于1至14之間精確到1/2點.帶有四個公連接器洗艙管的盲板適配器。該盲板適配器應裝好閥門以使絕緣。
    1.2鈍化過程 Process of Passivation
  硝酸清洗通常被指稱為鈍化,意味著在此過程中金屬表面形成了一層?;ば緣畝櫳員∧?。實際上,酸處理主要是去除影響在不銹鋼表面形成惰性氧化薄膜的污物,同時也有助于加快氧化過程。清洗要鈍化的船艙以至水白(Water white)的程度。用約15%的硝酸溶液(10-20%)清洗整個船艙表面。切記將酸加入水中,而不是將水加入酸中,以將混合產生的熱量減到最小。為了保證得到15%的溶液濃度,測出水流裝滿200升圓桶的時間,以計算淡水供應的流速。應用這一流速向船艙內注入所要求量的水。建議使用足量的溶液以使得鈍化過程中泵吸不間斷。用不銹鋼質的泵將要求量的酸加入船艙內,并由適當的HOSE直接導入船艙里的水中。如果要鈍化大量船艙,建議在第一個船艙內配制溶液然后逐個船艙傳輸。注意在傳輸過程中會產生溶液損失,因此溶液可能需要中途加注。鈍化大量船艙時,應監控溶液的質量,通過測量溶液的pH值和觀測溶液的顏色來控制溶液的濃度和污物。用盲板適配器,將規定數量的洗艙管和機器聯接起來。(應用盡可能多的洗艙機)洗艙口應蓋住以免溶液流出到低碳鋼甲板上。不銹鋼管鞍套可以很好地蓋住這些開口。應不斷讓水流過甲板,以便稀釋偶爾流到甲板上的酸。
   按照以下方式開始循環船艙里的清洗溶液。從甲板平面向下10英寸落差,循環足一小時。高于船艙地板以上15英寸循環足一小時。在底部平面循環完成以后,關閉循環聯接上的閥門并將溶液輸送到下一個船艙??濟扛齟盞腦傺分?,測量溶液的pH值。如果pH值高于2,則倒掉溶液。循環管從船艙上拆卸下來之后,應用水灌洗。
   1.3沖洗過程Cleaning by Fresh Water
  選擇一個船艙用以儲存淡水。這一船艙的泵管應當連接到洗艙管上。將洗艙管線上的所需數量的洗艙機連接到需要沖洗的船艙。所需要的洗艙機數量與循環所用的機器數量一致。使用與循環時一樣的落差。每15分鐘測量一次用完的水的pH值,并記錄下來。當pH值達到可接受的水平(6-7)時,改為第二個落差沖洗。以第二個落差沖洗30分鐘。完全排空船艙的水,撤去沖洗機。給船艙通風。對船艙進行目測,并測量隱蔽區域表面的pH值。如果手頭有鈍化儀,將鈍化儀的讀數一并記錄下來。報告:向相應船隊提交一份鈍化處理的報告。應當認識到,每艘船只和每個情況都有所不同。所以,建議負責人根據自己所處的特殊情況評估這些步驟,并且依照自己的最佳判斷進行處理。
    2、運用蒸汽注入法進行SS船艙的鈍化 Passivation of SS C.O.T. by Steaming
  2.1需要以下設備Equipments required:每100立方米的船艙容量需4升硝酸。帶吸入連接管的不銹鋼噴射器. 該連接管要帶防酸的吸入管及不銹鋼球閥。用于裝盛和在甲板上轉移硝酸的防酸容器。用于探入船艙的蒸汽軟管。
    2.2鈍化步驟 Process of Passivation:將蒸汽噴射器裝進船艙內,可裝在梯子上,也可裝在位于中央的洗艙口處??枷虼漳詡尤胝羝?,加汽短時間之后,打開裝在酸容器上的吸入球閥。調整球閥,使得硝酸緩慢地、均勻地和連續不斷地加入到蒸汽中,持續一段至少為30分鐘的時間。這一點很重要,否則,硝酸將不會形成霧狀融入蒸汽中。如果硝酸的小滴太大,它們將直接掉到船艙底部而不產生效果。當有適量的硝酸注入船艙(4升/100立方米)時,停止注入蒸汽,并關閉船艙保持3-4小時。這段時間過后,以淡水清洗船艙約一小時。在停止沖洗過程之前應檢查沖洗后的水其pH值是否達到可接受的水平(6-7)。對船艙進行目測,并測量隱蔽區域表面的pH值。如果手頭有鈍化儀,也一并使用。報告:向相應船隊提交一份鈍化處理的報告。如定期使用蒸汽法進行鈍化處理,將會產生令人滿意的效果。然而,如果船艙的狀況已嚴重惡化,則強烈推薦使用循環方法進行處理。應當認識到,每艘船和每種情況都有所不同。所以,建議負責人根據自己所處的特殊情況評估這些步驟,并且依照自己的最佳判斷進行處理。

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