[发明专利]一种玻璃与不锈钢封装工件的钝化方法

说明书

本发明涉及金属表面处理方法领域，尤其涉及一种玻璃与不锈钢封装工件的钝化方法；通过改进不锈钢件和玻璃制成复合件的封装方法，并结合钝化技术和封闭技术联合用于封装玻璃的不锈钢组合件上，可大大提升玻璃与不锈钢封装工件的整体防腐性能，使制得的玻璃与不锈钢封装工件进行中性盐雾测试，经过96小时测试时间工件仍然没有生锈。

技术领域

本发明涉及金属表面处理方法领域，尤其涉及一种玻璃与不锈钢封装工件的钝化方法。

背景技术

Cr元素是不锈钢中最为主要的合金元素，能够在合金表层形成稳定且致密的铬氧化物保护内层金属基质。通常钝化会使表面层金属的标准电位从－0.4V跃迁至0.5～1.0V，阳极反应的活化能显著升高，表现出氧化反应惰性。Cr元素的这种特性是不锈钢材料在腐蚀介质中实现高耐蚀性的基础，这类现象被称为金属的钝化效应。不锈钢进一步通过外加条件形成多类钝化层，来进一步提升耐蚀效果，即为不锈钢的钝化工艺。

目前在钝化领域，单一不锈钢材料的钝化技术已经很成熟，人工的钝化方法主要包含电化学钝化和化学钝化两种，电化学钝化是通过外加电流使不锈钢材料阳极极化，不锈钢的溶解速度迅速下降，并且在一定范围内保持着高度的稳定性，经过电化学钝化处理的不锈钢工件具有较好的耐腐蚀性能；化学钝化主要是在工件表面形成一层钝化膜。对于不锈钢的钝化过程，从其形成的化学反应来看主要有3个特征:(1)水分子直接参与到钝化膜的形成中，钝化剂以溶液的形式存在是形成钝化的必要条件；(2)金属表面发生钝化的过程是几个反应共同作用的结果，包括钝化层的生长过程和金属的溶解反应；(3)钝化的金属表面上存在钝化膜。但是，目前对于钝化膜的本质仍无定论。这些理论中最具代表性的是成相膜理论和吸附膜理论。现在研究者倾向认为，可以将成相膜理论和吸附理论结合起来解释钝化现象:吸附膜的形成决定了钝化的难易程度，含氧粒子在不锈钢表面的吸附于钝化初期起主导作用；随着钝化过程的继续进行，初始生成的吸附膜逐渐发展成为成相膜，成相膜则在这种钝化状态的维持方面起着主导作用。目前针对不锈钢的钝化工艺主要包含以下几大体系：1.无机钝化体系：如硝酸、铬酸、盐酸、硫酸、硅酸盐、稀土金属盐、钼酸盐、钨酸盐、双氧水等钝化体系；2.有机钝化体系：如柠檬酸、植酸、硅烷偶联剂、氟烷烃等；3.有机--无机复合钝化体系大体上可分为“硅烷与无机盐复合钝化”和“高分子树脂与无机盐复合钝化”2大类。

单一不锈钢材料的钝化工艺已经很成熟，然而将不锈钢与玻璃封装在一起的组件防腐性能却大大下降，盐雾测试发生生锈的位置总是集中在玻璃与不锈钢交界的地方，主要原因集中在以下几点：1.玻璃和不锈钢在高温封装的过程中两种材料里面的各种原子会发生迁移，相互渗透，造成与玻璃交界附近的不锈钢位置里面的铬含量下降，从而造成防腐能力下降；2.玻璃封装前为了增加玻璃与不锈钢的润湿性而设置了一道预氧工艺，封装玻璃之后玻璃与不锈钢间隙里面残留的氧化膜(主要成分为三氧化二铁、三氧化二铬、致密尖晶石结构的四氧化三铁、NiO·Cr₂O₃)无法被除锈剂清除干净，另外，经过除锈、镜面抛光工艺之后玻璃与不锈钢间隙里面又增加了研磨液里面的三氧化二铝、二氧化硅等杂质颗粒，这些杂质颗粒很难清除彻底，造成钝化之后盐雾测试过程中盐水里面的氯离子渗透进入间隙与这些杂质颗粒发生反应，从而造成盐雾生锈；3.单一的不锈钢和单一的玻璃分别去做中性盐雾测试均能通过96小时以上，但是将二者通过封装组合在一起，经过除锈、镜面抛光、钝化处理之后去做中性盐雾测试，却发现过24H都很困难，究其原因，主要是不锈钢和玻璃是两种不同的材料，二者热膨胀系数有差异导致封装后气密性不是很好，盐雾测试过程中腐蚀介质(水、氧、氯离子等)会在毛细作用下通过气密性有缺陷的位置渗透进入不锈钢基底表面，随着时间的加长，腐蚀介质不断通过孔隙渗透到达底材并对底材进行化学腐蚀，由于不锈钢MIN里面含有少量碳元素，而碳及铁的自腐蚀电位相差较大，当扩散通道形成后，腐蚀形态发生变化，将形成较多以C作阴极、Fe作阳极的微小电池，原电池的形成加速了腐蚀进程，从而出现每次盐雾测试后出现生锈的位置都集中在不锈钢与玻璃的交界处。

综上所述，在钝化行业中，通过现有的钝化工艺加工的封装玻璃的不锈钢组合件无法达到让客户满意的防腐效果。

发明内容