技術(shù)交流

隨著更多不銹鋼的應(yīng)用，對(duì)于其自身耐腐蝕性能的要求逐漸提高，對(duì)不銹鋼產(chǎn)品進(jìn)行鈍化處理業(yè)已成為較為常用的表面處理加工手段。不銹鋼常用的鈍化方式有自然鈍化、化學(xué)鈍化、電化學(xué)拋光鈍化、電化學(xué)鈍化等，由于其形成的鈍化膜層厚度基本在埃（?）這個(gè)數(shù)量級(jí)別，形成的氧化膜與鋁合金陽極氧化膜性質(zhì)不同，因此測(cè)量手段也無法完全套用。

對(duì)于不銹鋼鈍化膜層的質(zhì)量檢測(cè)目前也有很多方法和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，我們常用到的檢測(cè)方法有：硫酸銅法，鐵氰化鉀法，鹽霧試驗(yàn)法，三氯化鐵檢測(cè)法，點(diǎn)蝕電位檢測(cè)法，電子能譜分析檢測(cè)法。不同的鈍化方法所形成的鈍化膜的質(zhì)量有極大有差異，如何使用正確、有效手段來對(duì)應(yīng)的評(píng)測(cè)鈍化膜的好壞？這已成為一線工作者常常遇到的棘手問題。

下面我們對(duì)目前經(jīng)常使用的不銹鋼鈍化膜的檢測(cè)方法，通過詳細(xì)其工作原理和具體方法，說明不同檢測(cè)方法所對(duì)應(yīng)的合理應(yīng)用場(chǎng)合。

 硫酸銅法和鐵氰化鉀法

硫酸銅法主要是用于測(cè)量不銹鋼表面的游離鐵，檢測(cè)藥液中的硫酸銅會(huì)與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，置換出銅，人們可能通過目測(cè)不銹鋼表面有無銅析出以及銅出現(xiàn)的時(shí)間來判斷不銹鋼表面鈍化膜的質(zhì)量。硫酸銅測(cè)試液，為了測(cè)試的準(zhǔn)確性，要求該測(cè)試溶液每?jī)芍芨鼡Q一次。

鐵氰化鉀法，俗稱為“藍(lán)點(diǎn)”法，其檢測(cè)原理是因?yàn)镕e2+在酸性條件下，會(huì)與該測(cè)試溶液中的鐵氰化鉀發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成藍(lán)色的騰氏藍(lán){Fe[Fe(N)6]2}沉淀物。如果不銹鋼表面有游離鐵，或未完全鈍化，或鈍化膜在試驗(yàn)介質(zhì)中被還原，這些部位可能存在的Fe2+就會(huì)和檢測(cè)液作用形成藍(lán)色的沉淀物。與硫酸銅法一樣，用目測(cè)有無藍(lán)點(diǎn)出現(xiàn)及藍(lán)點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間可以來判斷表面鈍化膜的質(zhì)量。 鐵氰化鉀測(cè)試液，為了測(cè)試的準(zhǔn)確性，要求每一周更換一次。

以上兩種檢測(cè)方法執(zhí)行的相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如下：
ASTM B912-2013 Standard Specification for Passivation of Stainless Steels Using Electropolishing
ASTM A380 Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems
ASTM A967-17 Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts
GB/T 25150-2010 工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗中奧氏體不銹鋼鈍化膜質(zhì)量的測(cè)試方法 藍(lán)點(diǎn)法

硫酸銅檢測(cè)法和藍(lán)點(diǎn)檢測(cè)法，實(shí)現(xiàn)原理一樣，操作方便，成本低，特別是對(duì)于許多現(xiàn)場(chǎng)施工的情況來說，更體現(xiàn)了它的優(yōu)勢(shì)。但由于它們是通過藥劑與金屬表面游離鐵的反應(yīng)發(fā)生顏色變化，并需目測(cè)判斷顏色變化的程序，因此誤差偏大，且無法有準(zhǔn)確的數(shù)值作參考。

鹽霧試驗(yàn)法

鹽霧試驗(yàn)法是在特定的試驗(yàn)箱內(nèi)，將含有(5士0.5)%氯化鈉、pH值為6.5～7.2的鹽水通過噴霧裝置進(jìn)行噴霧，讓鹽霧沉降到待測(cè)試驗(yàn)件上，經(jīng)過一定時(shí)間觀察其表面腐蝕狀態(tài)。該試驗(yàn)方法一般以24h為一個(gè)觀測(cè)期。鹽霧試驗(yàn)法分為中性鹽霧試驗(yàn)（NSS試驗(yàn)）、醋酸鹽霧試驗(yàn)（ASS試驗(yàn)）、銅加速鹽霧試驗(yàn)（CASS試驗(yàn)）三種。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如下：
GB/T 10125-2012人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)
ISO 9227-2006 Corrosion tests of artificial atmospheres-Salt spray tests

該方法優(yōu)點(diǎn)在于可以對(duì)所有鈍化方法的不銹鋼鈍化膜進(jìn)行全面質(zhì)量測(cè)試，可以對(duì)自然鈍化、化學(xué)鈍化、電化學(xué)拋光鈍化或電化學(xué)鈍化所形成的鈍化膜的優(yōu)劣進(jìn)行較精準(zhǔn)、定量的測(cè)定。

三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法

將鈍化后的產(chǎn)品浸泡到濃度為6%的三氯化鐵溶液，該溶液由分析純?nèi)然F(FeCl3?6H2O)100g溶于900 mL的0.05mol/L鹽酸溶液組成。溶液試驗(yàn)溫度為保持在35℃士1 ℃或50℃士1'C，進(jìn)行24 h的連續(xù)浸泡。試驗(yàn)結(jié)束后，取出試樣按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，清除試樣上的腐蝕產(chǎn)物，洗凈干燥后稱重，計(jì)算其腐蝕率。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：
GB/T17897-2016 不銹鋼三氯化鐵點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)方法

該檢測(cè)方法均可以對(duì)不銹鋼自然鈍化、化學(xué)鈍化、電化學(xué)拋光鈍化或電化學(xué)鈍化所形成的鈍化膜的優(yōu)劣進(jìn)行較精準(zhǔn)、定量的測(cè)定。與鹽霧試驗(yàn)一樣，檢測(cè)周期長(zhǎng)，且由于受到試驗(yàn)條件的限制，無法對(duì)大型尺寸產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)；

不銹鋼自腐蝕電位檢測(cè)法

不銹鋼自腐蝕電位檢測(cè)法是使用電化學(xué)工作站或恒電位儀，配以參比電極和輔助電極，通過靜電位法或動(dòng)電位法，對(duì)不銹鋼表面鈍化膜質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判。靜電位法是在一個(gè)選擇的特殊電位上，電位的位移是階梯式的，用來測(cè)量不銹鋼的點(diǎn)蝕電位。而動(dòng)電位法，是從自然電位開始，以電位掃描速度20mV /min進(jìn)行陽極極化直到陽極電流達(dá)到500～1000μA /cm2為止。以陽極極化曲線上對(duì)應(yīng)電流密度10μA/cm2或 100μA/cm2的電位中最正的電位值來表示點(diǎn)蝕電位，測(cè)量不銹鋼在中溶液中的點(diǎn)蝕電位。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：
GB/T 24196-2009 金屬和合金的腐蝕.電化學(xué)試驗(yàn)方法.恒電位和動(dòng)電位極化測(cè)量導(dǎo)則
GB/T 17899-1999不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量方法
YY/T 1552-2017 外科植入物 評(píng)價(jià)金屬植入材料和醫(yī)療器械長(zhǎng)期腐蝕行為的開路電位測(cè)量方法
ASTM G61-2014 Standard Test Method for Conducting Cyclic Potentiodynamic Polarization Measurements for Localized Corrosion Susceptibility of Iron-, Nickel-, or Cobalt-Based Alloys 
ASTM G150-2018 Standard Test Method for Electrochemical Critical Pitting Temperature Testing of Stainless Steels and Related Alloys
JIS G0577-1981 不銹鋼的點(diǎn)腐蝕電位的測(cè)量方法

該檢測(cè)方法在相關(guān)行業(yè)里應(yīng)用也較多，可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)也較多，檢測(cè)過程通常是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。均可以對(duì)不銹鋼自然鈍化、化學(xué)鈍化、電化學(xué)拋光鈍化或電化學(xué)鈍化所形成的鈍化膜的優(yōu)劣進(jìn)行測(cè)定，可以精準(zhǔn)、定量的測(cè)定出不銹鋼鈍化膜的質(zhì)量數(shù)據(jù)供參考。

電子能譜檢測(cè)法

電子能譜檢測(cè)法是通過用光子（電磁輻射）或粒子（電子、離子、原子等）照射或轟擊材料（原子、分子或固體）產(chǎn)生的電子能譜進(jìn)行分析的方法。其中，俄歇電子能譜、光電子能譜、X射線光電子能譜和紫外光電子能譜等對(duì)樣品表面的淺層元素的組成能給出比較精確的分析，同時(shí)還能在動(dòng)態(tài)的條件下測(cè)量薄膜在形成過程中的成分分布、變化。

該檢測(cè)方法可以非常精準(zhǔn)的定性并定量的測(cè)定不銹鋼鈍化膜的質(zhì)量，通過使用不同的能譜檢測(cè)儀器，對(duì)不銹鋼鈍化膜的質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)具體參數(shù)值檢測(cè)。

例如：通過使用掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行檢測(cè)分析，可以檢測(cè)金屬表面或膜層金屬成分、表面缺陷、表面污染物等；通過使用X射線光電子能譜儀（XPS）可以檢測(cè)不銹鋼鈍化膜層的鉻/鐵比及氧化鉻/氧化鐵比；還可以通過使用俄歇電子能譜儀（AES）可檢測(cè)鈍化膜層厚度，碳化層厚度，氧化鐵膜層厚度，膜層各元素組成等等。

相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：
SEMI F60-1214 - Test Method for ESCA Evaluation of Surface Composition of Wetted Surfaces of Passivated 316L Stainless Steel Components
SEMI F72-0214 - Test Method for Auger Electron Spectroscopy (AES) Evaluation of Oxide Layer of Wetted Surfaces of Passivated 316L Stainless Steel Components
SEMI F73-1214 - Test Method for Scanning Electron Microscopy (SEM) Evaluation of Wetted Surface Condition of Stainless Steel Components

該類方法可應(yīng)用于不銹鋼所有鈍化膜質(zhì)量的檢測(cè)，且可以非常精準(zhǔn)定性和定量。

通過以上不銹鋼鈍化膜檢測(cè)原理和使用方法的簡(jiǎn)要說明，可以較為籠統(tǒng)地對(duì)幾種檢測(cè)方法的應(yīng)用場(chǎng)合做了說明。希望可以起到拋磚引玉的作用，有不對(duì)之處，相互指教。