不锈钢种类及其电镀前处理工艺综述毕业论文.doc

毕业设计（论文）任务书 i、毕业设计(论文)题目： 不锈钢种类及电镀前处理工艺综述 ii、 毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 1文献查阅、整理工作。应不少于 50 篇中外文资料； 2. 了解不锈钢的发展历史以及国内外的发展趋势； 3. 综述国内外最新不锈钢发展技术、基本分类及特性； 4. 简单了解不锈钢的电镀前处理意义，将各种电镀前处理方法进行分类； 5深入了解不锈钢活化工艺，掌握单活化工艺原理； 6. 综述不锈钢前处理各步骤及其注意事项； 7. 查阅文献，了解目前不锈钢表面处理技术最新发展趋势 iii、 毕 业设计( 论文)工作内容及完成时间： 1.开题报告、查阅资料翻译二篇外文资料 2 周 2.文献查阅、文献整理、数据处理 13 周 3.数据整理及论文撰写 1 周 、 主 要参考资料： 1杜康,梁燕萍,贺格平,等.不锈钢稀土铈转化膜研究j. 表面技术 ,2007,36 (2):32-34. 2arnott d.r,hinton b.r.w.and ryan n.e.,cationic film forming inhibitors for the protection of aa7075 aluminum alloy against corrosion in aqueous chloride solution. corrosion. 1989,45(j): 12-19. 3邹坚.不锈钢电镀镍钼合金j. 材料保护, 1991 4章明.增强不锈钢镀银层结合力的电解活化法j. 电镀与精饰 , 1996, 18(4): 20 5吕雪飞,李淑英.铜合金稀土钝化新工艺的研究j. 吉林化工学院学报 ,2006,23 (2):17-18. 材料工程 系 金属材料工程 专业类 10850121 班 学生（签名）： 填写日期： 年 月 日 指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 不锈钢种类及其电镀前处理工艺综述 摘要: 本文对不锈钢的种类及其电镀前处理工艺进行了综述。不锈钢根据不同结构和成 分可分为五大系列钢，主要有马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈 钢及沉淀硬化性不锈钢。 不锈钢之所以具有非常好的抗蚀性能，主要是因为其表面能生成一层薄而透明且附 着牢固的自然钝化膜，能有效地隔绝腐蚀介质的侵蚀，但当不锈钢需要进行电镀时，这 层自然钝化膜却成了电镀的最大障碍，若不彻底去除这层氧化膜，就得不到与基体结合 牢固良好的镀层。 不锈钢进行电镀之前，除按一般钢铁的除油和浸渍外，通常还需要进行活化预处理。 不锈钢前处理基本工艺流程为：除油浸渍抛光活化，其中活化处理是保证电镀层 有足够附着力的重要步骤，一般的活化处理方法包括阴极活化法、浸渍活化法和镀锌活 化法等。浸渍活化工艺的典型的配方为：(nh 4)2so4 98102g/l，h 2so4 8590g/l，h 3po4 56g/l，h 2sif6 56g/l ，温度：室温，时间：0.5 min。镀锌活化工艺过程为：在普通 镀锌槽中施镀 12min，最多不超过 5min，然后在 500ml/l 盐酸或硫酸中退锌，再重新 镀锌。 关键字：不锈钢 前处理 活化 电镀 抛光 the review of stainless steel plating pretreatment abstract: this paper is divided into two parts, introduction and body. the introduction introduces historical development of stainless steel, classification and properties of stainless steel and currently the latest of several stainless steel. stainless steel has very good corrosion resistance due to its surface can generate a thin transparent and firmly attached to the natural passivation film, corrosive media can be effectively isolated from erosion. but now many industries in order to get some special physicochemical properties on the surface of stainless steel，so we often electroplate a metal coating to meet various requirements. when the stainless steel was plated, this natural passivation film became the biggest obstacle at once.，you cant get a good substrate with a solid coating because of the oxide layer. therefore, before plating on stainless steel, the most important things is activation pretreatment except of degreasing and impregnation. stainless steel pre-treatment process can be basically divided into degreasing dippingpolishingactivation (ignore washing). activation process is an important step to ensure sufficient adhesion of plating layer. there are many activation treatments, for example: cathode activation、dipping activation、galvanized activation etc. the typical formula of galvanized activation: (nh4)2so4 98102g/l,h 2so4 8590g/l,h 3po4 56g/l,h 2sif6 56g/l,temperature: room temperature, time:0.5min. the typical formula of impregnated activated process: plating 12min in the ordinary galvanizing bath, no more than 5min, and then retreat zinc in 500ml/ l hydrochloric acid or sulfuric acid, repeat galvanized finally. keyword：stainless steel pretreatment activation plating polishing signature of supervisor: 目 录 1.前言 1 2 不锈钢的种类及性能 2 2.1 马氏体不锈钢 3 2.1.1 yus550 高强度耐蚀性马氏体不锈钢 3 2.1.2 dsr16fa 马氏体系复合超易切削不锈钢 3 2.1.3 aus44och 冷锻用马氏体不锈钢 .3 2.1.4 dsr7 高硬度马氏体不锈钢 .4 2.1.5 nsl491 焊接结构用马氏体不锈钢 4 2.2 铁素体不锈钢 4 2.2.1 超铁素体不锈钢 .5 2.2.2 高耐蚀性铁素体不锈钢 .5 2.2.3 高耐大气腐蚀铁素体不锈钢 .5 2.2.4 超高耐蚀性铁素体不锈钢 .5 2.2.5 抗菌性不锈钢 .6 2.2.6 hom125 高耐热铁素体不锈钢 6 2.2.7 dsr6f 复合超易切削铁素体不锈钢 .6 2.3 奥氏体不锈钢 6 2.3.1 超耐热奥氏体不锈钢 .7 2.3.2 高耐蚀性奥氏体不锈钢 .7 2.3.3 nar-ah-4 耐高温奥氏体不锈钢 7 2.3.4 type 3161-scq、type304-scq 超净质奥氏体不锈钢 .7 2.3.5 dsn6、dsns 高强无磁不锈弹簧钢 .8 2.3.6 super-304bf 易切削奥氏体不锈钢 .8 2.4 双相不锈钢 .8 2.4.1 af2507 高合金化耐有机酸腐蚀双相不锈钢 9 2.4.2 yusdxi 高强度高耐蚀性双相不锈钢 9 2.4.3 nas65 超塑性双相不锈钢 .9 2.4.4 ugima329 易切削双相不锈钢 9 2.5 沉淀硬化型（ph）不锈钢 10 2.5.1 低温沉淀硬化型不锈钢 .10 2.5.2 qsh6 高耐蚀析出硬化型不锈钢 .10 2.5.3 qsd15 析出硬化型无磁不锈钢 .11 2.5.4 pyrowear675 渗碳不锈钢 11 2.6 小结 .11 3. 不锈钢电镀前处理工艺 12 3.1 脱脂工艺 13 3.2 浸渍 .14 3.2.1 不锈钢浸渍的意义 .14 3.2.2 不锈钢浸渍过程 .15 3.3 除挂灰 17 3 4 抛光工艺 18 3.4.1 机械抛光 .18 3.4.2 化学抛光 .18 3.4 3 电化学抛光 .19 3.4 4 三种抛光技术的对比 .22 3.5 弱浸蚀 .23 3.6 不锈钢活化 23 3.6.1 阴极活化 23 3.6.2 浸渍活化 .24 3.6.3 活化与预镀同槽处理法 .25 3.6.4 不锈钢活化与预镀分槽处理法 .26 3.6.5 镀锌活化法 .27 3.7 预镀 .28 3.7.1 预镀铜 28 3.7.2 预镀镍 28 3.8 小结 .29 4.总结 论 31 参考文献 .32 致谢 .34 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 1.前言 不锈钢是指在大气，酸，碱等溶液，或在其它的腐蚀性介质中具有一定化学稳定性 的钢，它是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢顾名思义具有不锈性，但它不一定耐腐蚀， 而耐腐蚀的钢则一般都会有较好的不锈性，不锈钢具备良好的耐腐蚀性能是由于在铁碳 合金中加入了铬等元素所致。自 1913 年 harrybrearly 发现“铬不锈”以来，80 多年来不锈 钢的发展十分迅速，世界的产量从 1950 年的 1mt 到 1994 年的 12.8mt，至今仍在不断增 长。95 年世界不锈钢产量为 1488.8 万吨。快速是不锈钢发展的最主要的特点，30 年来每 年的增长率约为 4%1。从 1950 年到 1996 年的总发展状况来看是不断发展的过程。 由于 aod 和 vod 精炼技术和连铸技术在不锈钢生产上的应用，在大大促进不锈钢 材料的发展，提高不锈钢产量、降低生产成本方面起到了重要作用。现在的不锈钢不仅 在产量上增长很快，而且已从 harrybrearly2发现的的 13%cr 钢发展到了各种不同等级和 种类的不锈钢，并且新钢种不断出现。现在，不锈钢在特殊钢中占很大比例，已成为一 种独立的体系。 发达国家的不锈钢生产经历了多辊冷轧机、连续铸造和炉外精炼三次生产工艺装备 技术革命，实现了精炼化、连续化、自动化、大型化，使质量提高，不锈钢产量剧增。 70 年代以来，在世界钢材市场普遍不景气的情况下，不锈钢产量却高速增长。从 1967 年 到 1995 年的 28 年间，不锈钢平均增长速度为 3.7%（同期产钢总量增长速度为 1.3%） 。 表 1.13列出了世界部分不锈钢生产国 1993 年至 1995 年的不锈钢产量。全世界不锈钢占 钢的总产量的比例也在逐年上升（表 1.23） ，由 1992 年的不足 2 环增至 1994 年的接近 2.3%， 1995 年又增至 2.4%以上。 表 1.1 世界主要不锈钢生产国的年产量（万吨） 年份 日本 美国 德国 法国 意大利 韩国 西班牙 瑞典 比利时 英国 芬兰 1993 322 177 119 79 72 57 56 55 44 43 37 1994 345 182 142 92 85 63 65 60 52 53 43 1995（估计） 358 195 150 93 90 67 70 64 58 57 45 南昌航空大学科技学院学士学位论文 2 表 1.2 世界主要不锈钢生产国不锈钢产量占钢总量的比例（% ） 年份 日本 美国 德国 法国 意大利 瑞典 英国 中国 世界 1990 3 2.o8 2.99 4.21 2.24 10.44 2.19 0.39 1.89 1992 2.99 2.29 2.93 4.53 2.62 10.9 2.41 0.48 1.99 1994 3.23 2.06 3.48 5.1 3.26 12.24 3.06 0.28 2.27 目前，世界人均不锈钢年消费量已超过 2kg，工业国家人均不锈钢消费量已达 8kg 以上，仍有增长的趋势。日本在 90 年代初人均年消费不锈钢已超过 16kg，北美人均不锈 钢年消费量已从 3 年前的 6.4kg 增加到 8.2kg，即增长了 28%。 近年来，国外不锈钢的生产技术和新钢种发展很快，几乎每隔几年，原有的技术和 钢种就会被新的技术和钢种所替代，以便迎接面临其它钢种和材料的挑战和竞争。近年 来不锈钢发展主要表现在以下几个方面： （1）不锈钢生产向精炼化、连续化、自动化、大型化方向发展。 （2）民用不锈钢不断增加。不锈钢抛光钢带在冷轧板带中所占比例越来越大，已达 70%以上，钢管生产已从无缝钢管过渡到以焊管为主。 （3）不锈钢品种向超薄钢板、超细丝、复合板和表面处理几个方面发展。 （4）标准牌号不锈钢稳步发展。近几年新开发的新型不锈钢基本上是向适用的新型 专用方面，如高强度、高耐热耐腐蚀；高科技用超纯净、无磁超弹性；以及主要为降低 成本、节省资源方面发展。 2 不锈钢的种类及性能 自不锈钢问世以来，不锈钢钢种发展很快，变化也很大。不锈钢的种类已从 13%cr 钢发展到了各种不同结构和成分的五大系列。而且，不锈钢的标准也随着不锈钢的发展 而不断变化，根据各方面的需要不断补充和淘汰，一般为 5 年修改一次，美国修改较频 繁。虽然，据日本 22 家公司统计目前在市场流通的不锈钢钢种牌号约为 224 个，但经常 使用和大量生产并纳人 jis 标准 4的只有 61 个。美国 astm 标准 1990 年注录的不锈钢牌 号有 66 个，其中：奥氏体 44 个、双相钢 2 个、铁素体 8 个、马氏体 12 个。 总的来说，按其金相组织来划分，可分为奥氏体不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢，马 氏体不锈钢，铁素体不锈钢与沉淀硬化型不锈钢。按照合金方式来划分，可分为铬镍钢 和铬猛钢这两大类。前者以镍为奥氏体化元素，构成奥氏体钢的主体；后者则是以锰， 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 氮代替昂贵的镍元素构成的节镍型钢种。奥氏体钢具有较好的耐蚀性能，且力学性能和 工艺性能优良，缺点是强度，材料硬度不高，它是应用最广泛的不锈钢类型。而铁素体 不锈钢含络是百分之十一到百分之三十，基本上不含有镍元素，是节镍型钢种。该类钢 优点是强度较高，耐氯化物等腐蚀性介质的性能突出，抗氧化性好突出，不足之处是冷 加工硬化倾向较低，对晶间腐蚀很敏感，在低温环境下韧性不强。一般而言，双相不锈 钢通常是指在奥氏体基体上含有至少百分之十五的铁素体，或在铁素体基体上含有百分 之十五以上的奥氏体的钢。双相不锈钢同时具备奥氏体钢和铁素体钢的共同优点，马氏 体不锈钢是一类性能可通过热处理来调节的钢，它强度和硬度都较高，而且价格低廉， 因此在机械性能要求较高而耐腐蚀要求不高的领域被广泛采用。 近年来，世界各国仍不断在超低 c、n 高纯度、高氮合金化、高强度耐酸耐热、节省 资源成本、专用化等方面开发了新型的以及特殊用途的不锈钢新钢种。 2.1 马氏体不锈钢 马氏体系（一般含 1218% cr、0.11.0% c）不锈钢：其基体为马氏体。美、日钢 种牌号为 400 系列，含 c 较高 5。可以通过热处理硬化，具有高的强度和耐磨性，广泛用 于刀具、刹车片、紧固件、轴承、汽轮机叶片、结构件及耐磨器具等。 2.1.1 yus550 高强度耐蚀性马氏体不锈钢 新日本制铁公司通过适量的 cr 和 mo 以及微量元素的调整，显著提高了淬透硬化性 能，其拉丝和锻压加工性能与 sus304 相同，而耐蚀性比 sus304 好。其屈服强度达 1150n/mm2，抗拉强度达 1750n/mm2，hv 硬度为 520，冲击强度达 80mj/cm2。适用于要求 高耐蚀性的零件，如自攻螺钉、高强度钉子、销和链条等。 2.1.2 dsr16fa 马氏体系复合超易切削不锈钢 日本大同特殊钢公司在 sus416 不锈钢中添加了 pb、mo、se 开发的超易切削不锈钢。 据称具有马氏体系不锈钢中最高级的易切削性能。由于切削破碎性优良，容易得到良好 的表面加工精度。是精密加工马达及打印机用轴的极好的材料 6。该公司开发的 dsrzofa，也属于这类性质的钢。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 4 2.1.3 aus44och 冷锻用马氏体不锈钢 日本爱知制钢公司在 sus440c 基础上添加特殊元素开发的 aus440ch 钢的淬火硬度 和耐蚀性与 aus440c 相等，而冷锻性优于 aus440c，hrb 为 79，冷加工塑性成形性比 aus440c 好。适用于耐蚀性和耐磨性要求高的冷冲压加工成形的电子器件。 2.1.4 dsr7 高硬度马氏体不锈钢 与 sus440c7相比，其共晶碳化物少，故淬火回火硬度高；耐蚀性同 sus440c，而 切削性、磨削性、冷加工性均优于 sus440c。屈服强度很高，达 1285n/mm2。抗拉强度 亦达 1579n/mm2，hv 硬度高达 697。据称 dsr7 的使用寿命约为 sus44oc 的三倍。可 制做耐蚀用轴、微型轴承、刀具等。 2.1.5 nsl491 焊接结构用马氏体不锈钢 nkk 综合材料技术研究所研制的低 c、n（均0.020）的 15%cr-6%ni-0.5%cu 可焊 接结构用不锈钢。其特点是不需进行焊接的预热和后热，屈服极限800n/mm 2，且耐蚀性、 拉伸强度和韧性均优于 sus410s，它不仅适用于一般的焊接结构件，还适用于闸门、堤 坝以及船用结构件如叶片和近海建筑构件等。 2.2 铁素体不锈钢 铁素体系（一般含 cr 1130% ，微 c）不锈钢其基体为铁素体（-fe ） ，优磁性，是 不能热处理硬化的钢种。美、日钢种牌号也为 400 系列，日本 jis 中以耐热钢收录的 11%cr-ti-suh409，也属于这个系列的钢种牌号。其主要用途为仪器装置装饰、饮炊器具 等。 与 cr-ni 奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢不含镍或仅含少量镍，是一种节镍不锈钢； 其强度高，而冷加工硬化倾向较低，导热系数为奥氏体不锈钢的 60%70%。但是，它们 的室温、低温韧性差、缺口敏感性高、对晶间腐蚀比较敏感。 由于 aod 和 vod 等不锈钢精炼技术的发展，已能生产出低碳、氮、氧的高纯和超 高纯铁素体不锈钢，从而一定程度地克服了上述缺点和不足。近年来，高铬、镍且超低 碳、氮的所谓超级铁素体不锈钢的出现，使铁素体不锈钢在耐苛刻介质腐蚀、耐氯化物 的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新阶段。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 对铁素体和奥氏体不锈钢腐蚀行为进行了研究后得出 7： 增加 cr 和 mo 含量，铁素体不锈钢耐点蚀和耐缝隙腐蚀的性能得到提高并超过奥 氏体不锈钢。当腐蚀指数低于 3235，铁素体不锈钢的耐蚀性比奥氏体不锈钢差;而当高 于 3235 时，铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢的耐蚀性能好。 当 cr 和 m。含量相同时，高合金的铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢的缝隙腐蚀率低 得多，但在 h2so4 溶液中的一般腐蚀率比奥氏体不锈钢高。以下介绍几种新开发的铁素 体不锈钢。 2.2.1 超铁素体不锈钢 该钢种是 allegheny ludlum 公司继 70 年代开发 t 含 29%cr 的 fe-cr-mo 合金 al29- 4 和 al29-4-2 （uns s44700 和 s44800)后近年来新开发的超铁素体不锈钢。uns s44735 在海洋环境使用中具有极高的耐缝隙腐蚀性能，据称可与合金 625(unsn06625)相 媲美，而比含 6%钼的超奥氏体如 uns no8367 更好，比 316 不锈钢(uns s31600)好得多。 因此，al29-4c 已成功地应用于一些含高氮化物环境，如电厂发电机组用海水冷却或半 碱水冷却表面致冷装置。在腐蚀强度最大的高抓环境中应用的有地热海水用 al29-4c 热 交换器。这种不锈钢已被广泛用于各种石油精炼工业。 2.2.2 高耐蚀性铁素体不锈钢 日本冶金工业公司研制，这种不锈钢的 c、n 含量很低，具有良好的耐应力腐蚀裂纹 特性。与 sus444 相比，耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀和耐大气腐蚀性更为优异 8。其热膨胀系 数比奥氏体不锈钢小，适于做长尺寸的屋顶材料。其主要用途还有建筑物外墙装饰用以 及有高耐蚀性要求的潮湿环境用机器外壳材料。 2.2.3 高耐大气腐蚀铁素体不锈钢 住友金属公司开发的 nar.fc-4（22cr-2mo）不锈钢具有良好的耐应力腐蚀裂纹性能， 耐点蚀和耐缝隙性能都优于 sus316 不锈钢。其热膨胀系数小，降低了热胀冷缩的变形率。 适宜于做建筑用材料，如屋顶、外装饰、储水槽用材料，还可用于家电产品如机器的外 壳、热水器用热交换器材料。 2.2.4 超高耐蚀性铁素体不锈钢 川崎制铁公司研究的这种钢，通过高 cr（30%）与高 mo（2%）的最佳组合，具有 极好的耐蚀性能，不会产生应力腐蚀裂纹，由于含 c（0.003） 、n （0.007）量极低，提高 南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 了加工性能，添加了适量的 nb（0.15）确保了焊接部位的耐蚀性能。适合于有耐蚀性和 耐大气腐蚀要求的场合应用，如沿海地区或工业地区的建筑物外装饰材料，以及化工厂 用热交换机用材料。 2.2.5 抗菌性不锈钢 日新制钢和日立制作共同开发的这种钢是铁素体不锈钢，含 cr 7.l%，cu l.5%，添加 微量 nb，采用特殊热处理，使其具有高抗菌性的铜在不锈钢中呈单体均匀分布。由于铜 离子的析出，使依附在钢表面的细菌起氧化反应，起到杀菌作用。日立已决定将其用于 日立洗衣机的转筒材料。预期可应用在干燥机、冷藏柜、洗碟机、厨房设备和洗面台、 医疗器械、医院和电车的内装饰材料，以及食品机械等领域。 2.2.6 hom125 高耐热铁素体不锈钢 新日本制铁公司研制的含 aihom125 不锈钢具有很高的耐高温氧化性能，且在常温 和高温下的电阻均很高，比镍-铭合金的电阻还高。这种钢主要用作抗高温氧化电阻器件 材料。 2.2.7 dsr6f 复合超易切削铁素体不锈钢 大同特殊钢研制，添加 pb 和 fe，据称 dsr6f 的切削性能约为 sus303 的 8 倍，具 有超硬工具寿命，耐蚀性与 sus303 几乎相同，而冷加工性约为 sus303 的 2 倍以上。主 要用途为汽车、家电产品、oa 机器等用精密加工件。山阳特殊制钢公司生产的 qs192f 也属于这类钢种。 2.3 奥氏体不锈钢 奥氏体（含 1725%cr；825%ni）不锈钢，其基体组织为奥氏体，无磁、不能热 处理。美、日钢种牌号为 300 系列，典型钢号为 304，常称为 18-8 钢。这个系列也包括 节 ni 型 200 系钢种。由于具有良好的加工性能、力学性能、耐蚀性能以及焊接性能等， 奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢类，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的 70%，钢号也最多。但因其具有冷加工硬化和局部腐蚀非常敏感的特性，因而限制了其使 用范围。近年来对该钢种开发做了许多研究工作，发展了形形色色的 300 系钢种。1976 年，瑞典阿维斯塔钢铁公司研制出 254smo，它是一种 6mo 超奥氏体不锈钢，具有非常 好的抗点蚀和缝隙腐蚀能力，广泛用于近海海水处理和脱盐工业、漂白工业的二氧化抓 南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 阶段和烟气脱硫设备中。80 年代以后，在高合金化不锈钢中添加 n 的研究取得较大的发 展，如 cr 和 m。含量进一步增加，通过添加较少量的 mn 就可以获得较高的 n 含量。如 avestasheffield9近年来研制的含 3%mn、0.5%n 的 654smo（unss32654）钢是目前合 金含量最高的超奥氏体不锈钢之一，它与 ni 基合金一样有最好的耐腐蚀性能，被称为第 二代耐海水腐蚀超奥氏体不锈钢。经试验表明，最高合金含量的超奥氏体钢 654smo 具 有与合金 276 一样的硬度，甚至更硬，且已经在 6mo 钢不能有效耐腐蚀的领域使用，而 且 已加紧了同 ni 基合金和 ti 合金的竞争，如用于板状换热器和较高温度的海水中用的 法兰盘、d 段漂白装置以及冷凝管。 2.3.1 超耐热奥氏体不锈钢 avestasleffield 最近推出的含 25%cr、35%ni 的高温钢具有极好的耐氧化和极高的蠕 变强度。由于添加 c、n 以及 rem，与 ni 基合金相比，这种超奥氏体不锈钢 353ma 具 有高的固相温度(1360)，这十分有利于在高温下使用，尤其是 1000以上的高蠕变强度 超过大多数普通高温合金。特别是在有氧化、吸碳和氮以及有蟠变存在的情况下是十分 有用的。重要的应用领域是热处理装置、电力工业、热石灰焙烧装置以及水泥工业。目 前，353ma 和 654smo 一样在奥氏体不锈钢系统中占很重要的地位。 2.3.2 高耐蚀性奥氏体不锈钢 新日本制铁公司生产的 yus27010对海水或级离子具有优异的耐蚀性，比 sus316 等 奥氏体不锈钢和双相不锈钢具有更高的耐抓化物应力腐蚀裂纹性能。用途广泛，包括： 临海地区屋顶和外墙等建筑外装饰材料、海水淡化处理机、海水交换器；排烟、脱硫脱 硝装置用以及石油化工、造纸等化学设备用材料。 2.3.3 nar-ah-4 耐高温奥氏体不锈钢 住友金属开发的这种不锈钢的高温强度和蠕变断裂强度比 sus310s 不锈钢优异，在 900 1000时的耐高温氧化性与 sus310s 相同，组织稳定性和焊接性能都很优良，然 而成本比 sus310 低。主要用于工业炉、热处理炉用材料，火力发电和化学工业用高温装 置的部件。日本金属研制的 ntkny-80a，ntkny-80f 11均属这类钢种。 2.3.4 type 3161-scq、type304-scq 超净质奥氏体不锈钢 carpenter12公司研制的这两种超净质不锈钢中非金属杂质含量很低，与普通 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 type316ij 和 3o4ij 相比，提高了钢的耐腐蚀性、传导性、断裂韧性和强度以及高温性能。 适用于高纯气体和低温流体、半导体、生物药物工业用薄壁器件，如阀门、过滤器、热 电偶、以及高压真空器件等。日本钢管 nkk 公司开发的 nk 超纯奥氏体不锈钢也属这样 的钢种。 2.3.5 dsn6、dsns 高强无磁不锈弹簧钢 大同制钢公司开发的这两种钢都是奥氏体，可深冲加工，硬度和弹性极限高，磁导 率 0.01，耐蚀性与 sus304 相当。主要用于制作无磁弹簧、录像带导向柱、显像管电 子枪部件、磁感器外壳等。 2.3.6 super-304bf 易切削奥氏体不锈钢 大同特殊钢公司生产的这种不锈钢的切削加工效率是 sus304 的 2 倍，耐蚀性与 sus304 相同，由于该钢不含食品机械禁用的元素（如 pb 等） ，所以不但适用于螺栓螺帽 之类零件，也适用制作各种食品加工机械部件及容器等。 2.4 双相不锈钢 双相不锈钢系指不锈钢中既有奥氏体、又有铁素体组织结构的钢种。目前获得广泛 应用的。+ 双相不锈钢，含有约 50%奥氏体和 50%铁素体，即奥氏体与铁素体量体积之 比近于 1 的钢种最多。双相不锈钢具有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀裂纹和比完全 铁素体不锈钢更高的韧性。双相不锈钢经历了 60 年的发展，自 1947 年法国海军发表了 第一部关于双相不锈钢的标准至今脚，已形成一个双相不锈钢体系，其综合性能越来越 引起人们的重视。有人将目前市场上的双相不锈钢分成四种不同的类型 13即： （l）23cr-4ni-0.in 低成本无 mo 双相不锈钢：这类钢可替代 aisi301 和 316。 （2）22cr-sni-3mo-0.17n 型双相不锈钢：其耐蚀性居 aisi316 和 6%mo+n 超奥氏 体钢之间。 （3）不同 cr 含量和 n 含量的 25%cr 双相不锈钢：有些还加 cu 和 w，其 pre 值在 30-39 范围内。 （4）25cr-7ni-3.7mo-0.27n 超双相不锈钢：pre 值大于 40。 （pre 值是抗点蚀系数， 其等式为：pre wt%cr 十 3.3wt%mo+16wt%n） 。 随着冶金工业装备的改善，工艺技术水平的提高，+ 双相不锈钢化学成分和相比 例难以控制、冷、热加工成形工艺和焊接等技术较难掌握等缺点得到了相当程度的克服。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 9 80 年代瑞典 avesta 开发了主要用于近海工业的 22%cr 双相不锈钢（551803）,其机 械强度和耐蚀性均超过 316l 和 311l，甚至优于 n08904。因此，这种双相不锈钢成了许 多应用的低成本替代物。至今被认为是双相“戴重马 ”。s31803 在全世界都有生产。80 年 代还开发了一些低合金双相不锈钢，如 s32304，其耐蚀性优于 304l 而与 316l 相同，其 显著优点是由于高强度，可减小成品厚度，据称可减轻成品重量 40%，节省 10%费用， 是成本最低的双相不锈钢。然而，s31803 被认为可用于最高氯化物水平，即至少在 500ppm 甚至更高的环境。其在近海应用之外，最大的应用领域可能要算化学物品罐的运 输。如 1983 年用 53103 制造了第一艘油罐船后，至 1993 年 9 月，约有 30 多艘这样的化 学品油罐船投人使用。 近十年里，双相不锈钢的开发和应用增长速度非常快。以下介绍几种新开发的双相 不锈钢。 2.4.1 af2507 高合金化耐有机酸腐蚀双相不锈钢 瑞士 sandvik 公司开发的 saf2507 是近年来研制开发的，曾于 1993 年 10 月在意大 利 fiorence 召开的 93国际不锈钢会议上发表研究成果。其基本成分为 25cr-7ni-4mo- 0.30n，具有很高的耐有机酸腐蚀性，因此，saf25o7 适用于标准奥氏体不锈钢不能承受 的腐蚀环境，且可以作为许多使用 ni 基合金的重要部件的替代品而令人关注。由于 saf2507 既有优良的耐腐蚀性能，又有很高的机械性能。sandvik 称，用这种不锈钢做的 壁厚在 20mm 以下的管子的最小屈服强度可达 550n/mm2，抗拉强度达 800-l000n/mm2。 为此，专门从事结构分析的 sonderbory14技术工程学院选择 saf2507 用于太阳能赛车 denmark 的管形承重车架。另据报道，saf2507 制不锈钢冷凝器管用于 mandognsatlantie 液化石油气油罐船上两年后未发生腐蚀 15。这样的报道还有很多，在此 不多叙述。 2.4.2 yusdxi 高强度高耐蚀性双相不锈钢 新日本制铁公司研制的 yusdxi 具有比 sus316、 sus317 更好的耐点蚀和耐缝隙腐 蚀性能，它在常温下的屈服强度是 sus304、sus316 的二倍，耐应力腐蚀裂纹能力比 sus304 等奥氏体不锈钢强，焊接性能与常用奥氏体不锈钢相同。主要用于化工厂用各种 容器、海水淡水化处理设备、离心分离器的旋转体。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 10 2.4.3 nas65 超塑性双相不锈钢 日本冶金工业研制的这种钢在双相不锈钢中，具有较好的低温超塑性成形性，且流 动应力小，耐蚀性优于 sus304。其在超塑性成形加工后不影响耐蚀性和机械性能。因此 可制成形状复杂的成形件，如整体型洗面台、板式热交换器等。 2.4.4 ugima329 易切削双相不锈钢 英国 ugnie-savoie16公司开发的这种钢具有很高的强度、耐腐蚀性和机械加工特性。 特别适宜化工厂和造纸厂接触酸和氯化物等恶劣的腐蚀环境用的部件，如阀、泵、紧固 件和装配件。 2.5 沉淀硬化型（ph）不锈钢 沉淀硬化型不锈钢的成分与奥氏体型近似（12-28%cr，3-9%ni） ，基体为马氏体或奥 氏体，只是含 ni 量较低和添加了少量 al、ti、cu 等元素。少量合金元素的作用是在热 处理时有时效强化能力，能在基体中分布着弥散强化相，形成高强系列钢种。可以制做 弹簧、垫圈等要求强度高，弹性好的工作。典型的用途为阀门、齿轮、石油化工设备。 据报道，添加 ti、cu、al 的不锈钢经退火或回火都可获得这些元素的沉淀析出起到硬化 作用的金属间化合物，从而提高不锈钢的硬度和强度。最著名的是 alleghenyludlum 公司 的合金 a286，这种铁-镍-铬不锈钢就是加有铝和磷时效硬化元素，具有极高的强度和在 700以内具有很好的耐蚀性。可用作有高强度、中等耐蚀性和良好的成形性要求的材料。 又如，马氏体 ph 不锈钢，有 armeo 的 17-7ph 马氏体不锈钢，这是一种典型的高铬 ph 合金，具有极好的抗氧化性，且只需经相当低的温度热处理，即可获得很高的强度 （达 1380mpa）和在高温下使用的其它有用的机械性能。由于这种不锈钢在时效硬化时 表现出良好的尺寸稳定性（收缩率约为 0.0005in/ni） ，所以是要求配合公差很小的成形件 如飞机和油田设备用的理想材料。还有一种半奥氏体 ph 合金。如 ph15-7mo（arnlco） 和 am-350（alleghenyijud-lum ） ，15-7ph 与马氏体 17-7ph 很相似，但含铂量低，时效处 理可获得更高的强度。am-350 也类同于 15-7ph 和 17-7ph，但它的高温性能稍好些。以 下介绍几种日本开发的沉淀硬化型不锈钢。 2.5.1 低温沉淀硬化型不锈钢 日本金属开发的 ntkz-217只需经低温淬火就能硬化，且在退火状态有良好的加工性 南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 能；其焊接性能很好，由于焊接部位经低温处理，其硬化强度与母材几乎相同，耐蚀性 与 sus304 相同。用途很广，主要用于要求平直的高强度、耐蚀性和耐磨性高的结构部件 和焊接件，如工业刀具等。 2.5.2 qsh6 高耐蚀析出硬化型不锈钢 山阳特殊制钢公司研制，该钢种具有与 sus630 相同的机械性能、耐蚀性优于 sus630 而与 sus304 相同。主要用于对强度与耐蚀性两方面都有要求的部件，如轴、螺 钉、塑料模具等。 2.5.3 qsd15 析出硬化型无磁不锈钢 山阳特殊制钢公司研制的 qsd15 的化学成分申请了专利，文献未予公布。这种钢在 标准气温（st 状态）硬度达 95hrb，经时效处理后硬度达 4ohrc 以上，且具有实用的 无磁特性；其耐蚀性与 sus440c 相同,屈服强度达妻 800n/mm2，抗拉强度达 1100n/mm2。用途主要是制做轴、螺钉、模具等。 2.5.4 pyrowear675 渗碳不锈钢 美国 carpenter18公司用真空感应熔炼和真空电弧熔炼（vim/var）生产的这种钢， 达到飞机质量要求的纯净度。这种新型渗碳不锈钢具有很高的耐蚀性、耐热性、耐疲劳 性，可用作飞机轴承和齿轮。经测试表明，其耐蚀性与 aisi44o-44oc 不锈钢相同；耐旋 转疲劳性能优于 aisim50（unsk88165） ；在 200高温下运行时的表面硬度仍可保持在 hrc60，冲击韧性和断裂韧性比其它不锈钢轴承好，韧性相当或胜于传统的不耐腐蚀的 渗碳轴承钢，如 sae8620 和 9310。 2.6 小结 不锈钢根据结构和成分可分为五大系列钢，主要有马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、 奥氏体不锈钢、双相不锈钢及沉淀硬化性不锈钢。 （1）常用的马氏体不锈钢质量分数在 0.08%0.45%之间，铬的质量分数在 12%14%之 间，统称 cr13 型不锈钢。 （2）铁素体不锈钢的碳的质量分数低于 0.15%，铬的质量分数为 12%32%，也属于铬 不锈钢，典型钢号有 0cr13、1cr17、1cr17ti、1cr28 等。 （3）奥氏体不锈钢是在铬的质量分数为 18%的钢中加入 8%11%ni，就是 18-8 型的奥 南昌航空大学科技学院学士学位论文 12 氏体不锈钢。 （4）双相不锈钢系指不锈钢中既有奥氏体、又有铁素体组织结构的钢种，双相不锈钢具 有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀裂纹和比完全铁素体不锈钢更高的韧性。 （5）沉淀硬化型不锈钢的成分与奥氏体型近似（1228%cr；39%ni） ，基体为马氏体 或奥氏体，只是含 ni 量较低和添加了少量 al、ti、cu 等元素。 3. 不锈钢电镀前处理工艺 不锈钢凭借其优良的耐蚀性能，广泛应用于建筑、家电、汽车装潢、石油化工、医 疗机械以及食品机械等领域。为了赋予不锈钢零件表面某些特殊的理化性能，常常通过 电镀某种金属镀层来满足要求，经过电镀处理的不锈钢不仅在耐蚀性和耐磨性方面有所 提高，而且颜色艳丽多彩，给人一种富丽堂皇之感，是一种实用的高档装饰品。 不锈钢电镀工艺流程由去油、浸渍、活化、预镀和电镀等工序所组成 19，其中去油、 浸渍、活化、预镀属于前处理过程。由于，材料在加工 、运输、储存过程中，容易产生 或粘附异物，如机加下毛刺、氧化皮、油污等，这些物质会影响涂层的结合力与保护性。 金属表面电镀前，必须将这些物质除去，并进行适当的表面化学转换，以增加电镀膜层 的附着力，延长膜层的使用寿命，减少引起金属腐蚀的因素，充分发膜层的保护作用与 装饰效果。因此前处理对整个电镀过程起着决定性作用，电镀前的表面处理是电镀施工 中不可缺少的工序，是保证电镀膜层质量的重要一环。 目前应用的不锈钢，按其组织形态主要分为马氏体不锈钢，铁素体不锈钢和奥氏体 不锈钢三大类。不锈钢之所以具有非常好的抗蚀性能，主要是因为在其基体内加入 12.5% 以上的铬，在氧化性腐蚀介质中，铬能使钢表面很快地生成一层极薄而坚固细密的稳定 的富铬氧化膜，有效地防止氧原子的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。但也 正是这层钝化膜的存在，不锈钢零件的电镀工艺难以获得附着力良好的镀层，并且这层 钝化膜除去后又会在新鲜表面迅速形成，无形中又给后续电镀工艺增加了不小的难度。 若不把其彻底除去，就得不到与基体结合牢固的良好镀层。 不锈钢电镀前处理工艺流一般可以分为：除油、浸渍、抛光、活化、预镀。其中除 油工序目的是除去不锈钢表面的油脂和其它附着物，以清洁表面的一个重要处理步骤， 通常采用阳极处理。为了有效地除去这层氧化皮膜，并尽量减少基体金属的腐蚀，活化 前一般需对不锈钢进行浸渍。活化则是为了使经浸蚀后的不锈钢零件表面进一步净化， 使其裸露出新鲜的基体表面，或闪镀上一层很薄的金属（如铜或镍） ，以防止新鲜表面重 南昌航空大学科技学院学士学位论文 13 新钝化，从而有效地保证获得结合力好的金属镀层。 因此，在不锈钢进行电镀前处理过程中，除按一般钢铁的除油和浸蚀外，通常还需 要进行活化预处理用来去除这层钝化膜，活化处理是保证电镀层有足够附着力的重要步 骤。一般的活化处理方法包括阴极活化法、浸渍活化法和镀锌活化法等。 除了传统的除油，除锈，浸渍，活化等表面预处理技术，人们对不锈钢的表面处理 技术提出了新的要求，在某些特殊环境中，人们要求不锈钢具有特殊的表面性能，这就 要求不锈钢具有作为特殊功能材料的功能，为了满足这些需要，人们对不锈钢的表面处 理技术进行了大量的研究，随之也出现了许多近现代不锈钢表面处理技术，除了常见传 统的表面处理方法之外，随着科技的发展，还出现了激光表面处理技术，离子注入，超 声波处理技术等新方法 20。不锈钢电镀的前处理工艺非常重要，但电镀工作者易忽视， 针对此，本文对不锈钢前处理工艺各道工序进行了详细的综述。 3.1 脱脂工艺 脱脂：金属在加工和储存过程巾，尤其在机加工过程中，易被油污污染。有些工件 为防止在储存过程中生锈，还必须涂防锈油或防锈脂加以保护。油污的存在影响涂料在 基体上的润湿与结合力。因此涂装前必须将基体的油污彻底清洗干净 21。 不锈钢产品在生产加工过程中表面总难避免粘有机污染物如润滑油，油脂等，它们 的存在不仅对热处理带来不利，而且还会干扰酸洗，纯化等后续处理。 不锈钢零件的除油，基本与黑色金属的除油工艺相同，可采用化学除油或电化学除 油方法。一般可采用有机溶剂，碱液与表面活性剂乳化剂等来清洗油污，值得注意的是 除油污必须使用纯净溶剂。另外，也可以采用减洗法，但要先对溶液予以乳化，根据温 度的不同，其溶液配方可按下表兑制： 表 3.1 化学除油配方 1 naoh 2% na3p04 5% naso3 3% 水 余量 t 60 表 3.2 化学除油配方 2 聚乙二醇 0.4% 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 三乙醇胺 1% 亚確酸钠 0.6% 油酸 0.4% 水 余量 t 常温 表 3.3 电化学除油配方配方 3 氧氧化钠 30-50 g/l 磷酸钠 20-30 g/l 碳酸钠 20-30 g/l 水玻璃 3-5 g/l 电流密度 j 3-l0a/dm2 t 60-80 t 阴极 3-5min，阳极 l-5min 电极材料 钢板或镀镍钢板 表 3.4 电化学除油配方 4 氢氧化钠 1020 g /l 碳酸钠 2030 g /l 磷酸三钠 2030 g /l t 7080 电流密度 j 510 a /dm 2 t 0.20. 5 min 除油液总碱度一般控制在 40-60 g/l，如果不锈钢产品规格较大，如复合板，大型压 力容器等，除油一般不能在容器中来进行，但可以用抹布沾常温除油剂，洗涤剂等的水 溶液，来擦拭除油。有时还需再加上适当的磨料等来达到除油的目的，该方法效果更好， 成本也很低廉，工艺操作简单方便，但是不宜用于易变形的薄片零件。不锈钢除油干净 的标