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高纯净和医药行业要求不锈钢表面的电解抛光
编辑: 发布日期:2018-07-22 关注次数:0 二维码分享

  电解抛光能够使生产的成都不锈钢表面满足最高等级的纯净和清洁度要求。工业方面的应用实例说明了电解抛光对不同卫生标准的影响以及它的实际应用。保证电解抛光结果的先决条件是材料、结构技术和加工制造工艺的谨慎协调。

  1 问题确定

  本文中提到的不锈钢可被认为是合金中不生锈最低含铬量13%的不锈钢。更为常见的不锈钢含铬量大于17%,同时加入镍和钼。显微组织可以是铁素体、奥氏体或双相组织。

  在要求纯净度极高的系统中越来越多地使用的是奥氏体铬-镍-钼钢,表面处理对于可达到的操作结果是至关重要的。电解抛光被证明是能满足这些要求的一种安全和经济的操作工艺。

  2 纯净度标准

  适合在高纯净度要求的系统中使用的表面取决于两个性质:

  ?表面本身不应当将任何物质转移到接触介质。

  ?不应当有外部杂质粘附到表面,表面也不能与周围的介质产生催化反应。

  第一个性质称为表面纯净的‘内因’,第二个性质称为‘外因’。

  表面内部纯净主要是由耐腐蚀性、材料微粒析出性能和扩散性能决定的。对于耐腐蚀的钢,这些性能很大程度上决定于表面下层材料的状况,通过电解抛光可对它们产生影响,并得到显著提高。

  对于外部纯净度,不锈钢表面的粘附和清洁性能,同样还有它们的钝化性以及催化行为主要是由表面的能量状态和显微结构决定的。通过电解抛光可很大程度地直接影响这两种性能。

  3 电解抛光的影响

  在加工制作过程中,表面要经过一系列的处理,这些处理导致了外形、结构纹理、合金成分、纯净度和能量状态方面的变化。制作过程完成时,产生的表面通常在结构和性能方面大不相同,大多数情况下与基体材料相反。

  这些受损伤的表层能被去除,采用电解抛光不需更大的压力就可到一定深度,在此处材料仍处于一种无杂质的,原来的形状。因此表面性能在一个单独的工艺步骤内就可整体提高到一定程度,而用其他任何工艺不可能达到。

  3.1 几何形状和外貌

  不锈钢表面的结构主要是根据电解抛光带来的微量变化。结构中所有粗的和细的裂纹都被磨光和去除。在类似的粗糙度示值中,电解抛光的表面与机械加工表面比较,与环境的相互影响相应降低,表面积减小约80%。

  虽然从微观上讲,表面是光滑和密实的,但从宏观上讲,根据原始表面状况的不同显示出一定的残余波纹。同时,它无毛刺、压入铁鳞、折叠和材料氧化铁皮。

  3.2 内部纯净度

  机械加工产品表面夹杂物深度高达几微米。这些夹杂物只能采用电解抛光将被污染的材料层打碎高效地去除。由此产生的表面将与基体合金的纯净度等级一致。

  3.3 材料结构

  有缺陷的表面层去除后,电解抛光的表面从原来的基体组织开始形成,具有它的特征纹理和它的原始特性。

  3.4 能量条件

  用电解抛光,有缺陷的表层被去除,没有更多的能量引入被处理的表面。因此电解抛光表面的势能最小,从而有高的钝性和耐腐蚀性。粘附和催化过程所形成的沉积物也显著减少。

  3.5 扩散

  从表面扩散的气体主要是由于实际表面层的杂质引起的。决定扩散速度的主要因素是杂质的类型和在结构中以位错形式出现的扩散路径的出现率。经验表明大部分杂质集中在最接近表层下面的地方,它们通过电解抛光被去除。电解抛光还可使以结构缺陷形式出现的扩散路径减小到最少。

  4 钝化与耐腐蚀性能

  不锈钢的耐腐蚀性能在很大程度上都依赖于一种均匀致密的铬氧化物耐腐蚀层的形成,通常称为钝化层。它要求具有足够铬含量和提供氧气的冶金洁净表面。这些要求电解抛光可以很好地满足。

  电解抛光的表面是一种金属纯表面甚至显示出比基体结构稍微富铬。

  在电解抛光过程中,氧从材料表面释出,它在电解抛光过程完成之后很快就导致形成一种均匀的钝化层。

  因此电解抛光不锈钢表面清楚地显示出比其他方法处理的表面有更好的耐腐蚀性能。

  对于要求苛刻的应用领域如医药工业,通过最近开发的螯合钝化技术如POLINOX Protect,可进一步提高耐腐蚀性能。有机钝化溶液施加于现有的钝化层能与基体形成稳定的复合物,它具有最佳的耐腐蚀性能。

  在150℃左右对钝化层进行5分钟连续控制热处理可得到最好的耐腐蚀性能。

  5 应用医药和生物技术

  无粉尘、无纤维和绝热表面是高级医药和生物技术制品生产厂所要求的。在优选材料和表面质量的广泛研究和试验中显示高等级电解抛光的不锈钢表面是解决问题最常用的安全方案。热源(即引起发热的杂质)主要来自于隔板的蛋白质残余物,清理过程无法将它去除。电解抛光不锈钢表面的应用能够保证在连续生产中的绝热环境,该措施的有效性基于高等级电解抛光质量,材料表面每点至少要去掉40μm厚,包括焊接点。


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