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看不見的保護力:金屬抗腐蝕的核心技術

為什麼鈍化處理很重要?

鈍化常被誤解為表面處理的一種,例如陽極處理、發黑處理,或是在金屬表面塗上一層油。事實上,鈍化其實是一種條件設定過程(conditioning process)。在表面技術中,它指的是在金屬表面自然生成,或透過適當介質(如 deconex® MT 41)人工形成一層保護膜,這層膜能防止基材被腐蝕,或顯著延緩腐蝕過程。

對金屬材料來說,確保其耐腐蝕性是防止氧化的關鍵。Borer Chemie 的這套鈍化工藝不僅提供長效的抗腐蝕能力,還能保證產品標識在長時間內依然清晰可辨,實現完整的可追溯性。尤其在處理形狀複雜、材質特殊、或含有添加劑等新技術產品時,鈍化處理所面臨的挑戰更為嚴峻。

鈍化層厚度的影響

為什麼有些器械能夠承受多次使用循環而不生鏽,而有些則較快出現腐蝕跡象?

這通常與鈍化層(passive layer)的厚度有關。

當器械剛製造完成時,表面尚未具備保護性的鈍化層,因為這層保護膜是逐漸形成的。在這個過程中,添加到鐵中的鉻(chromium)原子會與空氣中的氧氣發生反應,從而形成鉻氧化物(chromium oxide)的保護層。然而,某些負面因素可能會導致去鈍化(depassivation)或局部損壞這層保護層。例如:氯化物的存在(如生理鹽水、體液)、機械影響(使用過程、運輸時的碰撞)或蒸汽滅菌(高溫、高壓的環境)。

某些特定的侵蝕性環境,如去離子水(會吸收金屬離子)搭配 121 至 137°C 的高溫及飽和蒸氣壓,會進一步損壞鈍化層,從而促進腐蝕的形成。因此,新製的不鏽鋼器械在首次使用前,應先進行鈍化處理,以生成保護層。

此外,現今器械常使用鋁、非鐵金屬、鈦等材料,與過去有所不同,導致傳統上採用的強鹼性清潔劑搭配酸中和處理的方法已經難以適用。

正確執行鈍化處理的好處

  • 提升抗腐蝕能力:透過加強金屬表面的鈍化層,有效阻擋氧化反應,讓金屬更耐用、穩定。
  • 去除外來金屬雜質,提升「金屬純淨度」:鈍化過程能徹底清除表面可能殘留的異種金屬微粒,避免異金屬腐蝕反應發生。
  • 延長金屬產品使用壽命:有效防鏽、防蝕,讓設備與零件維持功能性與外觀更長久,減少維修與更換成本。
  • 形成具生物相容性的表面:鈍化產生的氧化保護層能使金屬表面達到生物相容性標準,特別適用於醫療、製藥與食品產業等高潔淨應用。


deconex® MT 41 相較於硝酸鈍化的優勢

下圖中將 deconex® MT 41 的鈍化效果同樣與傳統鈍化方法進行比較,並著重於氧化層的形成與覆蓋程度。從結果可得出 deconex® MT 41 處理後,表面形成了極高比例的鉻與鐵氧化物比值(Cr/Fe 與 Cr-oxide / Fe-oxide),明顯優於使用硝酸或檸檬酸時的表面狀態,使保護層的結構更穩定、抗腐蝕效果更佳。這種氧化層的表現也可作為焊縫區域的參考標準,因為焊縫在結構與材料變化上,與增材製造(例如 3D 金屬列印)相似,對鈍化處理的要求也同樣嚴格。

 
 

「Nitric acid」與「deconex® MT 41」兩種鈍化處理劑的比較內容

  Nitric acid (硝酸) deconex® MT 41
化學成分 硝酸 硝酸、磷酸、非離子界面活性劑
濃度 處理槽中濃度介於 20–45% 處理槽中濃度介於 0.02–0.12%
ASTM 適用性 符合 ASTM A967 標準,但對材料負擔較大 同樣符合 ASTM A967 標準,對材料負擔較小,使用濃度遠低
設備材質 PVDF 材質的處理槽 PVDF 或不鏽鋼處理槽
應用方式 僅限於浸泡式處理 可應用於浸泡、噴霧與真空處理方式
應用設備說明 僅可使用現有設備 可結合清洗與鈍化為單一流程,提升設計彈性
材料相容性 不鏽鋼、鈦、鈦合金 不鏽鋼、鈦、鈦合金、碳、PEEK、矽膠、特氟龍及各種塑料,可同時處理多種材質組合,如醫療儀器裝置
可清洗性 因高濃度導致沖洗效果差,易殘留酸與氧化 因低濃度易沖洗,殘留風險低
表面處理說明 處理後需中和清洗(酸洗) 不需中和處理,化學成分易於清除
廢水處理 需進行中和與重金屬沉澱處理 可依當地法規中和後排放,有時甚至可免處理

硝酸能有效促進金屬表面氧化層的形成,一直是金屬鈍化處理中廣泛使用且經過驗證的傳統介質,且符合例如 ASTM A967 標準,廣泛認可與應用。然而 Borer 會是你更好的選擇!

硝酸的缺點   deconex® MT 41 的優勢
標籤對比度降低,難以辨識產品標識,影響可追溯性 ←→ 標示不褪色,資訊易讀取;雷射標記對比度幾乎不受影響,確保清晰辨識與追蹤
產生有毒氮氧化氣體,危害操作人員與環境 ←→ 環保無毒,配方可生物分解,對操作環境友善
化學濃度高,操作管理風險高 ←→ 極低酸濃度(傳統的千分之一),但仍能有效鈍化,降低操作風險
廢水與排氣處理繁瑣且成本高 ←→ 廢液無重金屬沉澱,易於中和與依規處理,減少處理成本與環境負擔

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