專(zhuān)利名稱(chēng)：一種食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料表面處理技術(shù)，具體涉及一種食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝。
背景技術(shù)：
食品級(jí)不銹鋼管在制藥、食品、啤酒、飲用水、生物工程、化學(xué)工程、空氣凈化、航空、核工業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)多領(lǐng)域、多行業(yè)中廣泛應(yīng)用，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在1992年發(fā)布了ISO 2037《食品工業(yè)用不銹鋼管》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，食品級(jí)不銹鋼管除了要符合相關(guān)的流體輸送用不銹鋼管標(biāo)準(zhǔn)要求外，要求鋼管內(nèi)表面粗糙度RaS 1.0 μ m。隨后相繼在美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家都頒布了專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鋼管表面粗糙度提出更高要求，如德國(guó)對(duì)無(wú)菌、化工和制藥業(yè)用不銹鋼管，內(nèi)表面的粗糙度最高等級(jí)要求為Ra < O. 25 μ m。目前，我國(guó)還沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在還大量進(jìn)口。奧氏體不銹鋼一般含有高鉻和鎳，有的還含有鑰。一般鉻含量大于10. 5%時(shí)具有 較好的耐腐蝕能力，是由于鉻和鐵被氧化的氧化-還原反應(yīng)過(guò)程中，形成了富鉻鈍化層具有保護(hù)性作用的結(jié)果。由于鈍化層厚度通常僅為3 5nm，或相當(dāng)于15層原子的厚度，如果鈍化層遭破壞，又會(huì)迅速形成新的鈍化層，并緊隨著發(fā)生電化學(xué)屬蝕，出現(xiàn)不銹鋼深層點(diǎn)蝕及晶間腐蝕。由于不銹鋼管內(nèi)外表面處理好壞與耐腐蝕能力之間關(guān)系十分密切，表面光潔度越高，雜質(zhì)粘附就越困難，越有利于耐腐蝕能力的提高；管內(nèi)表面光潔度越高時(shí)，內(nèi)流液體介質(zhì)滯留就越少，也越有利于沖洗，耐腐能力將大大提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種可提高食品級(jí)不銹鋼管的表面光潔度和耐腐蝕能力，以符合食品、醫(yī)藥、化工工業(yè)用不銹鋼管要求所實(shí)施的表面處理工藝。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下一種食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝，包括以下步驟(I)將不銹鋼管置于25-40°C的除油溶液中浸泡,循環(huán)攪拌30-45min,然后移入50-60°C的熱水中浸泡，循環(huán)攪拌15-30min，再在常溫清水中浸泡15_30min，取出后用水沖洗干凈；除油溶液中每升含氫氧化鈉45-60g，碳酸鈉15-30g，磷酸鈉55-70g，硅酸鈉5_10g，活性劑6-8g，乳化劑3-5g，洗滌劑6-10g ;活性劑為T(mén)X-10，乳化劑為T(mén)X-7，洗滌劑為6501 ；本步驟目的在于利用堿性化學(xué)物質(zhì)溶液除去不銹鋼表面的油污，以清潔鋼管表面，在除油溶液和熱水中浸泡時(shí)使用循環(huán)攪拌和加溫控制可以提高除油效果，促進(jìn)附著在鋼管表面的皂化物脫落；(2)將經(jīng)步驟(I)處理的不銹鋼管置于70-85°C的松膜溶液中浸泡20_60min，同時(shí)超聲振蕩，然后移入50-60°C的熱水中浸泡，循環(huán)攪拌15-30min，再在常溫清水中浸泡15-30min，取出后用水沖洗干凈；松膜溶液中每升含氫氧化鈉650_750g，硝酸鈉180_260g ；經(jīng)熱處理加工后的不銹鋼管表面極易生成較厚的黑色或灰色氧化膜，其主要成份是Cr2O3, NiO, FeO,等，為確保后續(xù)工序的處理效果，必須將該氧化膜清除，露出不銹鋼的金屬光澤后再進(jìn)行拋光，才能使鋼管表面達(dá)到鏡面或類(lèi)似鏡面狀態(tài)，本步驟設(shè)置的超聲波場(chǎng)可提高松膜速度及效率，溶液溫度和浸泡時(shí)間可根據(jù)鋼管的實(shí)際情況適當(dāng)控制；循環(huán)攪拌有助于清除鋼管表面溶液及殘留氧化物；(3)將經(jīng)步驟(2)處理的不銹鋼管置于常溫下的除膜溶液中浸泡，循環(huán)攪拌30-60min，然后在常溫清水中浸泡15_30min，取出后用水沖洗干凈；除膜溶液中每升含硫酸80-95g，硝酸150-180g，氫氟酸55_75g，磺化煤l_2g，磷酸95_125g，平平加85_105g，尿素 45-65g ；本步驟的目的在于將經(jīng)超聲波松動(dòng)的無(wú)縫鋼管表面的氧化膜浸蝕、溶解，并借助循環(huán)攪拌使其剝落；(4)將經(jīng)步驟(3)處理的不銹鋼管置于無(wú)塵環(huán)境下20-30°C的活化溶液中浸泡10-15min,然后在常溫清水中浸泡15_30min,取出后用水沖洗干凈；活化溶液中姆升含硫酸 20-45g，鉻酐 75-95g，氯化鈉 l_2g ；
鋼管表面殘留氧化物必須被清理干凈，露出金屬的組織本色后才能進(jìn)行活化處理；(5)將經(jīng)步驟(4)處理的不銹鋼管置于85-90°C的化學(xué)拋光溶液中浸泡2_10min，然后在常溫清水中浸泡15-30min，取出后用水沖洗干凈；化學(xué)拋光溶液中每升含硝酸55-65mL,磷酸100_120mL，鹽酸130_150mL，復(fù)合光亮劑9_12g，表面活性劑8_10g ;復(fù)合光亮劑為L(zhǎng)Q-70A，表面活性劑為L(zhǎng)Q-70B ；如拋光后鋼管表面光亮性不足發(fā)暗，可適當(dāng)增加拋光液中表面活性劑含量，欲進(jìn)行再次拋光吋，必須將第一次拋光后的鋼管放在濃度不低于15%的鹽酸內(nèi)先放置3-5min后再放回拋光槽進(jìn)行第二次化學(xué)拋光，否則光亮性與光潔度將顯著變差；(6)將經(jīng)步驟(5)處理的不銹鋼管置于20_25°C的化學(xué)鈍化溶液中浸泡，循環(huán)攪拌40-50min,然后在常溫清水中浸泡15_30min,取出后用水沖洗干凈；化學(xué)鈍化溶液的配方為硝酸22-27wt%，鉻酐I. 5-2. 2wt%，鑰酸4. 5-6. 5wt%，苯并咪唑6_9wt%，余量為水；鋼管表面無(wú)殘留余液后才能進(jìn)行化學(xué)鈍化，借助循環(huán)攪拌可使管壁充分接觸鈍化液，確保鈍化均勻，根據(jù)溶液溫度高低，適當(dāng)調(diào)節(jié)處理時(shí)間；(7)將經(jīng)步驟(6)處理的不銹鋼管置于常溫下的中和溶液中浸泡，超聲振蕩并循環(huán)攪拌5-10min，然后移入50_60°C的熱水中浸泡15_30min，再在常溫清水中浸泡15_30min，取出后用水沖洗干凈，最后在無(wú)塵環(huán)境中將鋼管放入溫度60-65°C、電阻率P彡IOMΩ -cm的エ業(yè)RO純水中浸泡5-10min，中和溶液為質(zhì)量濃度為2-2. 5%的氨水；本步驟可防止在拋光面上產(chǎn)生氫氧化物或碳酸鹽沉淀，如中和不徹底會(huì)在拋光面上產(chǎn)生返銹現(xiàn)象，借助循環(huán)攪拌液體確保中和充分，高電阻率純水浸泡可徹底清除有害殘留；超聲波場(chǎng)可以提高清洗的效率和洗浄度；(8)將經(jīng)步驟(7)處理的不銹鋼管置于無(wú)塵環(huán)境下，常溫的脫水消毒溶液中浸泡
l-2min，傾斜垂滴，自然干燥；脫水消毒溶液為體積濃度> 95%的こ醇溶液；經(jīng)こ醇脫水、消毒后自然垂滴，自然干燥或借用暖風(fēng)機(jī)吹干，即可進(jìn)行檢驗(yàn)和封裝，檢驗(yàn)方式為①在明亮白光燈，目視鋼管內(nèi)外壁，應(yīng)無(wú)凹坑、劃傷千分尺測(cè)量外徑、壁厚，應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)表面粗糙度儀測(cè)定表面，要求平均值Ra ^ O. 025 μ m ;④抽樣腐蝕試驗(yàn)，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。②③需在無(wú)塵條件下進(jìn)行。最后進(jìn)行封裝每根采取厚度O. Imm薄膜袋，內(nèi)抽真空，封裝。鈍化與拋光是提高食品級(jí)不銹鋼管耐腐蝕能力的關(guān)鍵エ序，本發(fā)明包括采用專(zhuān)用配方的溶液除油、除氧化皮、活化、拋光、鈍化、中和等多達(dá)エ序，再經(jīng)多道熱水、清水交替清洗，以及脫水、消毒等エ序組成的成套表面處理工藝，大大提高了鋼管的光潔度，并提高不銹鋼管的耐蝕性，按本發(fā)明的エ藝生產(chǎn)的食品級(jí)不銹鋼管表面粗糙度可達(dá)到Ra = O. 13 μ m,遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。
具體實(shí)施例方式為了更好的說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)效果，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明。實(shí)施例I :I、化學(xué)除油按每升溶液中含氫氧化鈉50g，碳酸鈉25g，磷酸鈉65g，硅酸鈉Sg，活性劑(TX-10) 8g，乳化劑(TX-7) 3g，洗滌劑(6501) 7g取上述物質(zhì)溶于水中，加熱至40°C，將待處理鋼管浸入其中30min，除油過(guò)程中借助循環(huán)攪拌清洗溶液；除油后的鋼管移入熱水槽在60°C熱水中清洗浸泡15min，借助循環(huán)攪拌將油和堿作用后附著在鋼管表面的皂化物分離，使表面清洗干凈，然后將鋼管放入清水槽在常溫清水中浸泡15min，用高壓水槍逐根沖洗，徹底清除鋼管表面皂化殘留物。2、超聲波松動(dòng)氧化膜按每升溶液含氫氧化鈉(NaOH) 700g，硝酸鈉(NaNO3) 220g取上述物質(zhì)溶于水中，加熱至70°C，將經(jīng)步驟I處理過(guò)的鋼管浸入其中60min，施加超聲波場(chǎng)進(jìn)行振蕩，浸泡后傾斜鋼管，自然垂滴；松動(dòng)氧化膜后的鋼管移入熱水槽在50°C熱水中清洗浸泡30min，循環(huán)攪拌，清除鋼管表面溶液及殘留氧化物，然后將鋼管放入清水槽在常溫清水中浸泡20min，借助高壓水槍逐根沖洗，清除鋼管表面殘留氧化物。3、浸蝕除氧化膜按姆升溶液含硫酸95g,硝酸170g,氫氟酸60g,磺化煤2g,磷酸125g,平平加IOOg,尿素60g取上述物質(zhì)溶于水中，在室溫下將經(jīng)步驟2處理過(guò)的鋼管浸泡60min，循環(huán)攪拌，使無(wú)縫鋼管表面的氧化膜溶解、剝落；浸泡后傾斜鋼管，自然垂滴，移入清水槽，在室溫清水中浸泡15min，用高壓水槍逐根沖洗，徹底清除鋼管表面殘留氧化物。4、活化按每升溶液含硫酸30g，鉻酐(CrO3) 85g，氯化鈉Ig分別取上述物質(zhì)溶于水中，カロ熱溶液至30°C，將步驟3處理過(guò)的鋼管浸泡IOmin ；浸泡后傾斜鋼管，自然垂滴，將經(jīng)活化滴凈余液的鋼管移入清水槽，在室溫清水中浸泡15min以上，借助高壓水槍逐根沖洗，徹底清除鋼管表面殘留氧化膜和氯離子。該エ序在無(wú)塵車(chē)間進(jìn)行。5、化學(xué)拋光按每升溶液含相對(duì)密度I. 42的硝酸溶液60mL、相對(duì)密度I. 74的磷酸溶液IlOmL和相對(duì)密度I. 18的鹽酸溶液140mL，復(fù)合光亮劑(LQ_70A)10g，表面活性劑9g配制溶液，カロ熱至90°C，將經(jīng)步驟4處理的鋼管浸泡5min ；浸泡后傾斜鋼管，自然垂滴,然后移入清水槽,在室溫清水中浸泡25min，用高壓水槍逐根沖洗，徹底清除鋼管表面殘留拋光液。6、化學(xué)純化按照硝酸(d=l. 42) 25wt%，鉻酐2wt%，鑰酸5wt%，苯并咪唑8wt%，余量為水配制化學(xué)純化溶液，將經(jīng)步驟5處理的鋼管在常溫下浸泡40min ；浸泡后傾斜鋼管，自然垂滴，經(jīng)鈍化并滴凈余液的鋼管移入清水槽，在常溫清水中浸泡15min，借助高壓水槍逐根沖洗，徹底清除鋼管表面殘留鈍化液。7、中和使用質(zhì)量濃度為2%的氨水作為中和溶液，將經(jīng)步驟6處理的鋼管在室溫下浸泡IOmin,浸泡過(guò)程中借助循環(huán)攪拌液體確保中和充分；浸泡完成后傾斜鋼管，自然垂滴，移入熱水槽，在60°C熱水中清洗浸泡15min，使表面清洗干凈，然后將鋼管放入清水槽在常溫清水中浸泡20min，使用高壓水槍逐根沖洗，徹底清除鋼管表面殘液；最后，在無(wú)塵車(chē)間內(nèi)，將鋼管放入65°C的エ業(yè)RO純水(P ^ IOMΩ · cm)中浸泡5min，徹底清除有害殘留。浸泡的槽中設(shè)置超聲波場(chǎng)，以提高清洗的效率和洗浄度。8、こ醇脫水消毒使用體積濃度95 %的こ醇溶液將經(jīng)步驟7處理的鋼管在室溫下浸泡Imin,浸泡Imin后傾斜，自然垂滴，自然干燥，或用暖風(fēng)機(jī)吹干。該エ序在無(wú)塵車(chē)間進(jìn)行。最后進(jìn)行檢驗(yàn)與封裝檢測(cè)結(jié)果經(jīng)上述處理的鋼管內(nèi)外壁無(wú)凹坑和劃傷，外徑和壁厚在規(guī)定范圍內(nèi)，表面粗糙度平均值為Ra=O. 013 μ m，抽樣鹽霧箱腐蝕試驗(yàn)符合相關(guān)規(guī)定。封裝每根采取厚度O. Imm薄膜袋，內(nèi)抽真空，封裝。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)將不銹鋼管置于25-40°C的除油溶液中浸泡，循環(huán)攪拌30-45min，然后移入50-60°C的熱水中浸泡，循環(huán)攪拌15-30min，再在常溫清水中浸泡15_30min，取出后用水沖洗干凈；除油溶液中每升含氫氧化鈉45-60g，碳酸鈉15-30g，磷酸鈉55-70g，硅酸鈉5_10g，活性劑6-8g，乳化劑3-5g，洗滌劑6-10g ； (2)將經(jīng)步驟(I)處理的不銹鋼管置于70-85°C的松膜溶液中浸泡20-60min，同時(shí)超聲振蕩，然后移入50-60°C的熱水中浸泡，循環(huán)攪拌15-30min，再在常溫清水中浸泡15-30min，取出后用水沖洗干凈；松膜溶液中每升含氫氧化鈉650_750g，硝酸鈉180_260g ； (3)將經(jīng)步驟(2)處理的不銹鋼管置于常溫下的除膜溶液中浸泡，循環(huán)攪拌30-60min，然后在常溫清水中浸泡15-30min，取出后用水沖洗干凈；浸蝕溶液中每升含硫酸80_95g，硝酸150-180g，氫氟酸55-75g，磺化煤l_2g，磷酸95_125g，平平加85_105g，尿素45_65g ； (4)將經(jīng)步驟(3)處理的不銹鋼管置于無(wú)塵環(huán)境下20-30°C的活化溶液中浸泡10-15min,然后在常溫清水中浸泡15_30min,取出后用水沖洗干凈；活化溶液中姆升含硫酸 20-45g，鉻酐 75-95g，氯化鈉 l_2g ； (5)將經(jīng)步驟(4)處理的不銹鋼管置于85-90°C的化學(xué)拋光溶液中浸泡2-10min，然后在常溫清水中浸泡15-30min，取出后用水沖洗干凈；化學(xué)拋光溶液中每升含硝酸55_65mL，磷酸100-120mL，鹽酸130_150mL，復(fù)合光亮劑9_12g，表面活性劑8_10g ； (6)將經(jīng)步驟(5)處理的不銹鋼管置于20-25°C的化學(xué)鈍化溶液中浸泡，循環(huán)攪拌40-50min,然后在常溫清水中浸泡15_30min,取出后用水沖洗干凈；化學(xué)鈍化溶液的配方為硝酸22-27wt%，鉻酐I. 5-2. 2wt%，鑰酸4. 5-6. 5wt%，苯并咪唑6_9wt%，余量為水； (7)將經(jīng)步驟(6)處理的不銹鋼管置于常溫下的中和溶液中浸泡，超聲振蕩并循環(huán)攪拌5-10min，然后移入50-60°C的熱水中浸泡15_30min，再在常溫清水中浸泡15_30min，取出后用水沖洗干凈，最后在無(wú)塵環(huán)境中將鋼管放入60-65°C，電阻率P ^ IOMΩ ^cm的エ業(yè)RO純水中浸泡5-10min，中和溶液為質(zhì)量濃度2-2. 5%的氨水； (8)將經(jīng)步驟(7)處理的不銹鋼管置于無(wú)塵環(huán)境下，常溫的脫水消毒溶液中浸泡l-2min，傾斜垂滴，自然干燥；脫水消毒溶液為體積濃度> 95%的こ醇溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝，其特征在于，步驟(I)中活性劑為T(mén)X-10，乳化劑為T(mén)X-7，洗滌劑為6501。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝，其特征在于，步驟(5)中復(fù)合光亮劑為L(zhǎng)Q-70A，表面活性劑為L(zhǎng)Q-70B。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝，其特征在于，步驟(I) (7)中在常溫清水中浸泡取出后，用水沖洗的方法采用高壓水槍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種食品級(jí)不銹鋼管的表面處理工藝，包括以下步驟化學(xué)除油、超聲波松動(dòng)氧化膜、浸蝕除氧化膜、活化、化學(xué)拋光、化學(xué)純化、中和以及乙醇脫水消毒，其中鈍化與拋光是提高食品級(jí)不銹鋼管耐腐蝕能力的關(guān)鍵工序，同時(shí)本發(fā)明各道工序采用專(zhuān)用配方，再經(jīng)多道熱水、清水交替清洗，以及脫水、消毒等工序組成的成套表面處理工藝，大大提高了鋼管的光潔度，并相應(yīng)提高不銹鋼管的耐蝕性。按本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的食品級(jí)不銹鋼管表面粗糙度Ra可達(dá)到0.13μm，遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。
文檔編號(hào)C23C22/40GK102839364SQ20121033504
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者趙江山, 張培麗, 何為民 申請(qǐng)人:上海神洲陽(yáng)光特種鋼管有限公司