不锈钢表面抛光工艺方法综述Word文档下载推荐.docx

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完成时间：

2012年5月18日

摘要

不锈钢表面抛光工艺方法很多，常用的有机械抛光、化学抛光、电解抛光。

对不锈钢的抛光方法从工艺、成本、环保、应用等多方面进行综合评述，它们都有各自不合理之处。

通过对机械抛光中的PVA砂轮、化学抛光中的无烟不锈钢抛光、电解抛光得出它们各自的优缺点，提出更为合理的不锈钢抛光方法也就是新型抛光工艺（化学抛光与电化学抛光的组合）该工艺显著降低了环境污染，确保了不锈钢光亮如镜的色泽，有很好的实用价值，并且环保，性能优越。

关键词：

不锈钢，表面抛光，新型抛光

Abstrac

Stainlesssteelsurfacepolishingprocessmethodaremany,commonlyusedamechanicalpolishing,chemicalpolishing,electrolyticpolishing.Thepolishingmethodofstainlesssteelfromprocess,cost,environmentalprotectionandapplicationandsoonvariousaspectsarereviewed,theyallhavetheirownnotreasonableplace.ThroughtothemechanicalpolishingofPVAgrindingwheel,chemicalpolishingofsmokelesspolishedstainlesssteel,electrolyticpolishingdrawtheirrespectiveadvantagesanddisadvantages,andputsforwardamorereasonablepolishedstainlesssteelmethodalsoisthenewpolishingtechnology（chemicalpolishingandelectrochemicalpolishingcombination）thisprocesssignificantlyreducethepollutionoftheenvironment,ensurethestainlesssteelasbrightasthecolourandlustreoflens,haveagoodpracticalvalue,andenvironmentalprotection,superiorperformance.

Keywords：

Stainlesssteel,Surfacepolishing,Newpolishing

1绪论

不锈钢具有机械耐磨性和化学耐腐蚀性以及易加工等优良性能，在化学工业、纺织工业、仪表、食品机械、医疗机械、航天航空、原子能、军工、轻工、建材和太阳能利用等行业得到广泛应用。

随着人们生活水平的提高，不锈钢制品正越来越多地进入家庭生活中的厨具、餐具等。

这就对不锈钢制品的要求越来越高，不仅要经久耐用，即防护性能好，还要外观达到镜面光亮，细腻悦目。

但是，不锈钢材料表面往往有一层灰色氧化膜或毛刺，而且在切割和焊接等加工过程中进一步产生新的黑色氧化皮，从而影响产品的质量。

因此，不锈钢制品的表面处理尤为重要。

常用的表面处理技术有：

机械抛光、化学抛光、电解抛光。

从工艺、成本、环保、应用等多方面进行综合评述，它们的综合性能不优良而采用新型不锈钢抛光工艺组分简单且无铬酐、氢氟酸和硝酸等有环境污染的有毒物质，溶液能耗低，使用寿命长，成本比机械抛光显著降低，质量比化学抛光以及机械抛光更好。

经过化学和电化学组合抛光的不锈钢耐蚀性能优异，表面洁净细腻，靓色的镜面光亮，柔和悦目，综合性能优良。

2抛光原理

2.1机械抛光

机械抛光是指用抛光带、抛光轮等进行抛光。

抛光后可以获得0.4μm以下表面粗糙度的镜面。

对于形状简单的零件可以用硬抛光轮或抛光带，形状复杂的零件用软抛光轮抛光。

机械抛光对表面磨削量很小。

难以抛光粗糙表面。

这时需要预先进行磨光，用磨光轮、磨光带沾磨光膏进行磨削，分粗磨、中磨和精磨。

精磨后表面粗糙度可以达到0.4μm。

机械抛光时靠抛光用的微粉与磨面之间的作用来进行，一般在专用的抛光机上进行。

抛光微粉是颗粒极细的磨料，它的粒度比试样磨光用的磨料更细一些，在抛光良好的磨面上不会留下磨痕。

主要原理是试样在抛光过程中同时产生两种不同的作用，一是滚压作用：

抛光轮上的磨粒并不是很稳固地、永久地嵌在抛光织布间隙里，而是很容易脱落出，甚至飞出轮外，当抛光盘转动时，这些抛光粉便可以在织物和磨面之间滚动，对需要磨削表面产生机械的滚压作用，使表面凸起的金属移向凹陷处，形成金属的流动作用。

二是磨削作用：

抛光微粉嵌入抛光布间隙中，暂时被织物所固定，露出一部分尖锐的刃口，当抛光轮转动时，这些磨粒刃口对于磨削表面起着切屑作用，如同砂纸的磨光作用一样，此外抛光织物的纤维与磨面之间还有机械作用，也助长了表面金属的流动。

2.2化学抛光

在化学抛光中不锈钢制品表面的抛光是在适当的化学抛光液中经化学侵蚀形成的。

不锈钢表面上微观凸起部分的磷酸盐转化膜较薄在化学抛光液中的溶解速率比微观凹（磷酸盐转化膜较厚）下部分要大得多，从而逐渐被整平而获得平滑光亮的表面，达到抛光目的。

2.3电解抛光

电解抛光是一个化学反应过程，它是利用金属表面微观凸起在特定的电解液中和适当电流密度下，首先发生阳极溶解的原理进行抛光的一种电化学加工，又称为电抛光。

其理论主要是薄膜理论：

电化学抛光时试件表面上形成一层薄厚不均的粘性薄膜，此薄膜具有很高的电阻，可以避免试件过渡腐蚀。

由于试样凸起部分的薄膜厚度要比凹陷处薄，以至于凸出部分的薄膜对电解液的扩散作用比较剧烈。

由于该处薄膜薄，电流密度大，电阻也较小，加之对电解液的扩散作用强烈，故能迅速被电解作用溶解掉，使凸起部分逐渐变得平坦，形成光滑的表面。

以工件作为阳极接直流电源的正极。

用不锈钢、铅等耐电解液腐蚀的导电材料作为阴极，接直流电源的负极。

两者相距一定距离浸入电解液中，在一定电压、温度和电流密度下，通电一定的时间，工件表面上的微小凸起部分便首先溶解，而逐渐变成平滑光亮的表面从而达到工件表面光亮度增大的效果。

3抛光工艺的比较

3.1机械抛光工艺

机械抛光是用微细磨粒与软质工具对零件表面进行最终光饰的加工工艺。

抛光过程中磨粒与工件表面的作用有滑擦、耕犁、和切削三种状态[1]，在这三种状态中磨削温度和磨削力是递增的。

由于磨粒是附着在软质的基体上，因此在磨削力的作用下磨粒会不同程度的缩回到较软的基体里面，在工件表面上产生微小的划痕，生成细微的切屑[2]。

磨粒对工件表面的滑擦、耕犁作用，使工件表面发生了塑性流动，一定程度上改善了工件表面的微观不平度，形成连续光滑的表面，从而使工件表面达到了镜面效果。

由于不锈钢导热系数小、韧性大、弹性模量小，故不锈钢在磨削加工中常存在如下的问题：

（1）磨削力较大、磨削温度较高。

（2）磨屑难以切离、磨粒容易磨钝。

（3）工件易发生变形[3]。

（4）磨屑易粘附砂轮。

（5）加工表面易烧伤。

（6）加工硬化趋势严重。

采用聚乙烯醇缩甲醛形成的硬弹性体结构作为磨料载体通过浇注法制成的新型抛光磨具及PVA砂轮。

由于结合剂本身的特点，使得PVA砂轮具有其独到的特点，其主要特点有：

（1）气孔率高。

它呈海绵状的结构，含有丰富的微小气孔，磨削热量较低，不易烧伤工件。

（2）富有弹性、抛光能力强。

（3）不易堵塞。

适用于各类金属和非金属的抛光，特别适合抛光不锈钢、铜合金等韧性难磨材料和复杂型面的零件，用于代替粘轮、布轮，可提高抛光效率。

砂轮转速、工件速度和切入深度都对表面抛光有较大影响。

磨削的速度不同，工件表面质量也就不同。

磨削不锈钢材料时，选用较高的砂轮速度，以提高砂轮的切削性能[4]，但是砂轮速度过高，磨削划伤较多，砂轮容易堵塞，工件加工表面易发生烧伤。

工件速度要随着砂轮速度发生变化，当砂轮速度升高时工件速度也要升高，当砂轮速度降低时工件速度也降低。

当切入深度量太小时，磨粒不能切入工件表面，效率太低。

当切入的深度量过大时，会使总磨削热增加，也容易产生烧伤现象。

用W20WAPVA砂轮抛光不锈钢可获得优良的表面质量。

在用该砂轮抛光不锈钢时，取工件速度为15m/min、取径向进给量取0.015mm～0.02mm、取砂轮速度36m/s时抛光效果最好，在上述条件下工件一般不会产生烧伤现象。

3.2化学抛光工艺

3.2.1化学抛光工艺过程

有机溶剂除油→水洗→化学除油→水洗→化学抛光→水洗→钝化→水洗→中和→水洗→干燥

3.2.2溶液组成及工艺参数

（1）有机溶剂除油液采用汽油，室温，5～10min。

（2）化学除油液采用30g/L氢氧化钠、20g/L碳酸钠、50g/L磷酸三钠、5mL/LOP乳化剂，常温，t为10～15min。

（3）化学抛光液采用90～150mL/L磷酸、40～80mL/L盐酸、40～80g/L硝酸钠、15mL/L添加剂，θ=50～80℃，t=3～5min。

（4）中和液采用5%碳酸钠溶液。

（5）钝化液采用硝酸280～350mL/L，室温,3～5min。

3.2.3主要工序说明

（1）有机溶剂除油不是化学抛光前不锈钢必须经过的除油过程，但是如果不锈钢表面油污较严重，就必须进行有机溶剂除油，若不锈钢表面油污很少，则可省去有机溶剂除油操作。

而有机溶剂除油后表面会残留一层薄薄的油膜，所以还须对其进行化学除油。

（2）化学除油的原理就是利用碱性物质的皂化作用和表面活性剂的乳化作用来达到去除油污的目的。

化学除油液中的氢氧化钠有极强的乳化作用，碳酸钠具有一定的去油能力，其水解也可以产生一部分碱，同时又是乳化剂良好的载体，OP乳化剂是一种表面活性剂，其具有良好的润湿作用和乳化作用，在化学除油液里面添加一定量的OP除油效果会大大增强。

（3）化学抛光中的磷酸是一种中等强度酸，在抛光过程中既能起到溶解作用又能在不锈钢表面形成一层不溶性磷酸盐转化膜，防止不锈钢过渡溶解。

当磷酸含量低时形成的转化膜不足，抑制不住硝酸钠和盐酸对不锈钢表面的过溶解作用，导致不锈钢表面发生过腐蚀。

当磷酸含量过高时，磷酸盐转化膜形成速度较快，不锈钢表面转化膜较厚，不能达到抛光效果。

（4）化学抛光中的盐酸是一种不具有氧化性的无机强酸，用于除去不锈钢表面上的氧化层。

当盐酸含量小时，抛光液的化学溶解作用小，去除氧化层的能力不足，抛光效果不理想，较差。

当盐酸含量较大时，不锈钢表面会产生过腐蚀，抛光液的抛光能力会降低，往往就会产生过腐蚀现象,导致零件表面粗糙,甚至造成零件尺寸出现超差等现象，因此需要严格控制盐酸的含量。

（5）化学抛光中的硝酸钠是一种强氧化剂，在抛光液中取代了原来所使用的硝酸，为了避免抛光过程中产生黄烟，同时还可有效地去除不锈钢表面上的氧化层。

可以满足使用要求，当溶液硝酸钠含量底时，不锈钢表面氧化层难以除去，表面会有蚀坑和麻点出现，当硝酸钠含量高时，对不锈钢表面会产生钝化作用，使溶解速度降低，表面光亮度下降。

化学抛光的最佳工艺条件为：

60g/L硝酸钠、60mL/L盐酸、120mL/L磷酸、15mL/L添加剂，θ=60℃，t（抛光）=3～5min。

3.3电解抛光工艺

3.3.1电解抛光工艺过程

脱脂→水洗→电解抛光→水洗→中和→水洗→钝化→水洗→干燥。

3.3.2