不锈钢表面加工技术doc.docx
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不锈钢表面加工技术doc
不锈钢表面加工
不锈钢表面加工技术
不锈钢所具有的多种表面加工拓宽了它的应用领域--不同的表面加工使不锈钢表面各异，使其在应用中各具独到之处。
在建筑应用领域，不锈钢的表面加工之所以重要是有许多原因的：
腐蚀环境要求光滑的表面是因为表面光滑不容易积垢。
污垢的沉积会使不锈钢生锈甚至造成腐蚀。
在宽敞的大厅中，不锈钢是电梯装饰板最常用的材料，表面的手印虽然可以擦掉，但影响美观，所以最好选用合适的表面防止留下手印。
卫生条件对许多行业是很重要的，例如，食品加工、餐饮、酿造和化工等，在这些应用领域，表面必须便于每天清洗，而且经常要用化学清洗剂。
不锈钢是这方面的最佳材料，在公共场所，不锈钢的表面经常会被胡写乱画，但是，它的一个重要特性是可以将它们清洗掉，这是不锈钢优于铝的一个显著特点。
铝的表面容易留下痕迹，往往很难去掉。
清理不锈钢表面时应顺着不锈钢的纹路清理，因为有些表面加工的纹路是单向性的。
不锈钢最适用于医院或其它卫生条件至关重要的领域，如：
食品加工、餐饮、酿造和化工，这不仅是因为它便于每天清洗，有时还要使用化学清洗剂，而且还因为它不易滋生细菌。
试验表明不锈钢在这方面的性能与玻璃和陶瓷相同。
不锈钢的表面加工是通过不同的加工方法，使不锈钢表面具有不同的光泽、颜色、花纹等，大大改善了不锈钢的外观，使之达到美学效果。
此外，它还具有很重要的功能效果，如在清洁卫生方面，平滑的不锈钢表面不仅看上去干净，而且容易清洗和保持清洁；在腐蚀性环境中，表面越平滑（不容易有沉积物，从而不会成为局部腐蚀的始发点），耐腐蚀性越好；通过冷压花纹增大强度，在不锈钢产品的再制作过程中（像深冲），希望金属表面的纹路略微粗糙以挂住润滑脂，加工后的效果会更好，适量的润滑脂可减少工具的磨损，且可减轻工具的压痕。
因此，选择哪一种不锈钢的表面加工主要取决于用途。
表面加工的基本种类
可以用于不锈钢的表面加工大致有五种，它们可以结合起来使用，变换出更多的最终产品。
五个种类有：
轧制表面加工、机械表面加工、化学表面加工、网纹表面加工和彩色表面加工。
还有一些专用的表面加工，不过无论指定哪一种表面加工，都应遵循以下步骤：
①与制造厂家一起商定需要的表面加工，最好准备一个样品，作为今后批量生产的标准。
②大面积使用时（如复合板，必须保证所用的基底卷板或卷材采用的是同一批次。
③在许多建筑应用中，如：
电梯内部，尽管手印可以擦掉，但很不美观。
如果选用布纹表面，就不那么明显了。
在这些敏感的地方一定不能使用镜面不锈钢。
④选择表面加工时应考虑到制作工艺，例如：
为了除去焊珠，可能要对焊缝进行修磨，而且还要恢复原有的表面加工。
花纹板很难甚至无法满足这一要求。
⑤对于有些表面加工、修磨或抛光的纹路是有方向性的，被称为单向的。
如果使用时使这种纹路垂直而不是水平，污物就不易附着在上面，而且容易清洗。
⑥无论采用哪种精加工都需要增加工艺步骤，因此要增加费用，所以，选择表面加
工时要慎重。
因此，建筑师、设计人员和制造厂家等有关人员需要对不锈钢的表面加工有所了解。
通过彼此之间的友好合作和相互交流，一定会获得所期望的效果。
⑦不建议使用氧化铝作磨料，除非在使用过程中十分小心，最好是使用碳化硅磨料。
日本不锈钢板（带）表面加工标准JISG4305:
1999
简称
备注
2D表面加工
冷轧后进行热处理、酸洗、经毛面辊平整
2B表面加工
冷轧后进行热处理、酸洗、经抛光辊平整
3号表面加工
JISR6001研磨粒度100~120研磨加工
4号表面加工
JISR6001研磨粒度150~180研磨加工
240表面加工
JISR6001研磨粒度240研磨加工
320表面加工
JISR6001研磨粒度320研磨加工
400表面加工
JISR6001研磨粒度400研磨加工
BA表面加工
冷轧（用400#抛光工辊）后进行光亮热处理后平整机采用600#抛光辊平整
HL表面加工
以适当的研磨粒度研磨出连续线条
表面加工等级、特征及用途
轧制表面加工。
板材和带材有三种基本的轧制表面加工，它们是通过板材和带村的生产工艺表示的。
No.1：
经过热轧、退火、酸洗和除鳞。
处理后的钢板表面是一种黯淡表面，有点粗糙。
一般用于冷轧材料，工业用槽罐、化学工业装置等，厚度较厚由2.0MM-8.0MM。
NO.2：
冷轧后经热处理、酸洗者，其材质柔软，表面呈银白色光泽，用于深冲压加工，如汽车构件、水管等。
NO.2B：
冷轧后经热处理、酸洗，再以精轧加工使表面为适度之光亮者。
由于表面光滑，易于再研磨，使表面更加光亮，用途广泛，如餐具、建材等。
采用改善机械性能的表面处理后，几乎满足所有用途。
BA光亮退火：
经冷轧后施以光亮退火，并经过平整得到的产品。
表面光泽度极好，有很高的反射率。
如同镜面的表面。
用于家电产品、镜子、厨房设备、装饰材料等。
抛光表面加工：
NO.3：
用100-120号研磨带研磨出来的产品。
具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹。
用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。
3A：
表面经过均匀地研磨，磨料粒度为80～100。
3B：
毛面抛光，表面有均匀的直纹，通常是用粒度为180～200的砂带在2A或2B板上一次抛磨而成。
NO.4（240#）:
用240号研磨带研磨出来的产品。
具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.4细。
用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。
No.6（320#）:
用320号研磨带研磨出来的产品。
具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比240#细。
用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。
No.7（400#）:
用400号研磨带研磨出来的产品。
具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比320#细。
用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。
No.8：
镜面抛光表面，反射率高，通常被称为镜面表面加工，因为它反射的图像很清晰。
毛丝面HAIRLINE：
HLNO.4经适当粒度抛光砂带的连续研磨生成研磨花纹的产品（细分150-320号）。
主要用于建筑装饰，电梯，建筑物的门、面板等。
6. 表面粗糙度
轧制表面加工和抛光表面加工的分类是说明能够达到的程度，另一个有效的表示方法是测量表面粗糙度。
标准的测量方法被称为CLA（中心线平均值），测量仪在钢板表面横向移动，记录下峰谷的变化幅度。
CLA的编号越小，表面越光滑。
从下表中的表面加工和CLA编号可以看出不同等级的最终结果。
表面加工 CLA，微米
2B 0.1-0.5
2A 0.05-0.1
2D 0.4-1.0
3 0.4-1.5
4 0.2-1.5
8 0.2
EP 基本值的1/2
EP=电解抛光，大致可将峰谷的变化幅度减少到原表面的1/2。
电解抛光
这是一种金属清除工艺，在此工艺中不锈钢作为电解液中的阳极，通电后金属从表层除去。
该工艺通常用于零部件的加工，因为它们的形状难以用传统方法进行抛光。
该工艺常用于冷轧钢板的表面，因为其表面比热轧钢板的表面光滑。
但是电解抛光会使表面的杂质更明显，特别是钛和铌稳化的材料会由于粒状杂质使焊缝区出现差异。
小焊疤和锐棱可以通过该工艺清除掉。
该工艺着重处理表面上的突出部分，优先对它们进行溶解。
电解抛光工艺是将不锈钢浸泡在加热的液体中，液体的配比涉及到许多专有技术和专利技术。
奥氏体不锈钢的电解抛光效果很好。
网纹表面加工
使钢板具有添加花纹或网纹表面加工的优点如下：
①减少"金属屋面材料皱缩"（oil can-ning），该词是一个用来描述光亮材料表面的术语，这种表面从光学角度看不平。
例如：
大面积的装饰板，即使经过拉伸矫直或张力拉矫也很难使表面完全平直，因而会出现金属屋面材料皱缩。
②网纹图案可以减少在阳光下发出的眩光。
③花纹板如果有轻微的划痕和小面积压痕都不太明显。
④增大钢板的强度。
⑤为建筑师提供了选择的余地。
花纹表面特别适合于内部装饰，如：
电梯镶板、柜台、壁板和入口处。
外部应用时应考虑到使不锈钢能够通过雨水和人工冲刷清洗表面，避免有易聚集污物和空中杂质的死角，以免造成腐蚀影响美观。
毛面表面加工
毛面表面加工是最常用的表面加工之一，它是在经过抛光或光亮退火的钢板表面用尼龙研磨带或刷进行抛光。
喷玻璃球或喷丸
对于内部应用，如：
电梯的内部，混合表面加工很受欢迎。
这种混合工艺是通过喷玻璃球形成无泽表面，然后通过掩饰处理，覆上塑料膜，成抛光表面加工，最后形成抛光和无泽的混合表面。
不锈钢砂丸也可以用于类似的工艺。
要使用的玻璃球或丸粒事先绝不能在其它材料上使用，尤其不能在碳钢上。
因为碳钢的粉粒会嵌入到不锈钢表面，很容易造成腐蚀。
陶瓷球也可以作为喷料。
彩色不锈钢
不锈钢彩色工艺是国际镍公司（INCO）70年代研制成功的，许多公司都有使用这一工艺的许可证。
不锈钢之所以不生锈是因为它表层的情性氧化铬膜，彩色工艺就是利用这层膜形成指定的颜色。
由于不锈钢利用了这层始终存在的膜，所以既不退色，也不需要像油漆一样经常维护。
彩色不锈钢还可以进行成型处理，即使在锐弯处也不会对颜色有任何不良影响。
关于对耐蚀性的影响，试验表明采用该工艺后耐蚀性有所增强。
该工艺与操作时间密切相关，时间不同颜色会发生变化。
颜色的变化顺序是棕色、金色、红色、紫色和绿色。
该工艺的一大特点是它的最终外观可以反映出该材料原来的表面，即：
镜面或抛光面会产生很强的金属光泽，而毛面表面加工的颜色是无光泽的。
工艺过程：
该工艺是将不锈钢浸泡在溶液槽中，溶液中最好是每升含250克Cr2O3，每升含490克硫酸也可以，温度范围80～85℃，浸泡时间取决于所需要的颜色，最多不超过25分钟。
将钢板用干净的冷水漂洗后，再在室温条件下放到浓度为250克/1升氯酸和2.5克/1升磷酸的液体中进行阴极处理，时间大约为10分钟，电流密度为0．2～0．4A/dm2。
为了防止损坏，彩色处理后立即进行硬化处理，然后在热水中进行漂洗并且干燥。
混合表面加工
彩色不锈钢上可以再加图案，所开发的专有技术包括用刚玉砂带除去"突出"部分，这样，最终的结果是将钢板的自然之美与彩色图案的色彩结合在一起。
这种表面不容易留下手印，特别适用于室内装饰。
抛光厂家可以提供表面加工的样品。
蚀刻表面加工
通过覆膜工艺将图案标在钢板表面，再将钢板浸在三氯化铁酸液（o级）中，将未覆膜的部分浸蚀掉，在不锈钢的表面形成美丽的图案。
不锈钢表面研磨抛光处理
一、前言
人们大都认为不锈钢是不会生锈的，其实不然，它和其它许多金属一样，用手接触或者接触空气受环境影响时也会被氧化生锈，另外不锈钢工件表面经过机械加工例如焊接、冲压、卷曲、热处理等工艺处理之后生成一层乌黑的氧化变质硬化层，同时又形成了许多肉眼看见和看不见的微小毛刺以及锐角毛边等，一般情况下用机械的方法很难将它们除去，影响其工件材质本身特性的发挥。
为了解决这些问题，人们使用各种方法对不锈钢等金属表面进行研磨抛光处理，现分类如下：
1、机械研磨抛光：
a.砂轮抛光 b.喷沙抛光 c.研削抛光 d.挤压抛光
2、学研磨抛光：
a. 電解化学研磨抛光 ； b. 化学研磨抛光
3、复合研磨抛光：
机械法和化学法两种研磨方式的组合
对于不同的金属材质，不同的使用场合，对金属工件表面不同的需求，必须采用不同的研磨方法或者几种研磨方式组合进行研磨加工处理才能使加工工件满足使用上的要求。
二、 化学研磨、电解研磨和机械研磨的区别
（1） 化学研磨与机械研磨有本质上的不同
“化学研磨”是将被研磨面上的微小凸部与凹部相比较的情况下使其凸部优先溶解，改善金属表面粗糙度，获得平滑光亮表面的过程。
“机械研磨”是将被研磨面的凸部用切削，磨耗或者塑性变形等方式除去，获得平滑光亮表面的过程。
两种研磨方式对金属表面有不同的影响，金属表面的许多性质被改变，所以化学研磨与机械研磨有本质上的不同。
由于机械抛光的局限性，使不锈钢等金属工件不能发挥其应有的功能，对这些问题难于解决，在２０世纪８０年代出现了不锈钢电解化学研磨抛光技术，一定程度上解决了机械抛光难于解决的问题，优势明显。
但是电化学研磨抛光仍有许多缺点。
（2）化学研磨与电解研磨的比较
★ 化学研磨抛光：
将金属浸渍在各种成分组成的特殊化学溶液中，靠化学能量自 然溶解金属表面，获得平滑光亮的表面。
★ 电解化学研磨抛光：
将金属浸渍在各种成分组成的特殊化学溶液中，靠电流能量阳极溶解金属表面，获得平滑光亮的表面。
化学研磨仅仅是浸渍作业，操作简单；而电解研磨抛光需要大容量直流电，还要合理设
置电流对极，精确控制电流电压，操作工艺复杂，质量控制困难，有些特殊工件还不能处理。
1. 定义
化 学 研 磨 :
用化学反应溶解的方式将研磨工件表面变成平滑光亮面的过程。
电解化学研磨:
用电化学反应阳极溶解的方式将研磨工件表面变成平滑光亮面的过程 。
机 械 研 磨:
通过切削、塑性变形和磨耗等方式将研磨工件表面变成平滑光亮的过程 。
2.耐磨性及耐腐蚀性
化 学 研 磨 :
被研磨表面经过化学反应后生成一层保护膜，耐腐蚀性和耐磨性提高，光泽持久。
电解化学研磨:
同上
机 械 研 磨:
由于塑性变形的影响表面生成加工硬化层和晶格组织结构变化，耐腐蚀性和耐磨性减弱，容易再次氧化发乌，光泽不持久。
3.流动阻力
化 学 研 磨 :
被研磨表面凹凸平滑连续均匀，流动阻力小。
研磨:
同上
机 械 研 磨:
被研磨表面平滑连续性不好，凹凸部流动阻力大。
4. 表面状况
化 学 研 磨 :
被研磨表面无付着物。
电解化学研 磨 :
同上
机 械 研 磨:
被研磨表面沾附有金属粒，砂粒，研磨膏油脂等杂质 。
5 .表面毛刺处理
化 学 研 磨 :
被研磨表面微小毛刺毛边可以很容易除去，100μm以下可以 。
电解化学研 磨 :
根据场合工件有时不能处理 。
机 械 研 磨:
被研磨表面微小毛刺毛边不能除去100μm以上可以 。
6 .
化 学 研 磨 :
被研磨表面反光性好,反射能高，正反射率超过９０％ 。
电解化学研 磨 :
同上
机 械 研 磨:
被研磨表面由于杂乱反射,反射能低，正反射率6０％ 。
7 .应力变形
化 学 研 磨 :
被研磨工件不产生应力变形 。
电解化学研 磨 :
同上
机 械 研 磨:
加工后的工件产生加工应力变形 。
8 .疲劳强度
化 学 研 磨 :
由于表面凹凸差小，抗疲劳强度增加10～20% 。
电解化学研 磨 :
同上
机 械 研 磨:
容易产生疲劳强度 。
9. 导电性
化 学 研 磨 :
对于导电物质而言，接触面改善冷放射电弧火花不易产生导电性增加。
电解化学研 磨 :
同上
机 械 研 磨:
由于毛刺毛边的影响接触面接触不佳易产生火花电弧等 。
1０. 加工件形状
化 学 研 磨 :
任何复杂形状的工件,线状薄板等均可研磨抛光 。
电解化学研 磨 :
由于电流分布的影响有些形状的工件不能处理,电线接头处不能处理 。
特殊形状工件不能研磨或者很难研磨 。
11. 研磨处理时间
化 学 研 磨 :
短
电解化学研 磨 :
长
机械研 磨 :
长
12. 操作技术
化 学 研 磨 :
操作技术极其简单 。
电解化学研 磨 :
需要相当的技术操作复杂 。
机械研 磨 :
操作技术个人之间有差距 。
13. 加工量
化 学 研 磨 :
小的工件可以大批量加工 。
电解化学研 磨 :
工件批量生产不可以 。
机械研 磨 :
工件批量生产不可以 。
14 .设备投资
化 学 研 磨 :
设备投资小 。
电解化学研 磨 :
需要大量的设备投资和技术人力投资 。
机械研 磨 :
需要一定的设备投资 。
15. 能耗
化 学 研 磨 :
不需要电能 。
电解化学研 磨 :
需要大量电能 。
机械研 磨 :
需要电能少 。
16. 环保
化 学 研 磨 :
环境污染极小。
电解化学研 磨 :
环境污染严重 。
机械研 磨 :
环境污染严重 。
17 .表面缺陷的处理
化 学 研 磨 :
被研磨表面比较大的凹凸,深的划痕不能除去 。
电解化学研 磨 :
同上。
机械研 磨 :
被研磨表面的凹凸和划痕通过一定的时间处理可以除去 。
18 .工件材质的影响
化 学 研 磨 :
容易受工件材质影响有些材质不能处理。
电解化学研 磨 :
同上。
机械研 磨 :
不受任何材质影响。
19 .大型工件的处理难度
化 学 研 磨 :
大型的工件处理困难 。
电解化学研 磨 :
大型的工件处理也比较困难。
机械研 磨 :
大尺寸的工件可以处理 。
20 .生产物料
化 学 研 磨 :
对药品的依赖性强 。
电解化学研 磨 :
化学研磨液组分容易买到 。
机械研 磨 :
无上面的缺点 。
21.成本
化 学 研 磨 :
成本适中
电解化学研 磨 :
成本高
机械研 磨 :
成本低
三、化学研磨反应机理
许多学者认为，化学研磨金属表面由于局部的浓度差、温度差以及溶解的氢离子的不均匀性在自体内产生局部电动势而形成化学溶解，而电解化学研磨是靠外部电源的作用（出现电流分布）产生局部电动势而形成化学溶解。
在化学研磨和电解研磨金属表面的过程中两者最终的研磨效果有很多类似性出现，以化学自然溶解与化学阳极溶解两者而论，通常人们认为纯化学研磨与电解化学研磨的反应机理是相同的，这样考虑的立场对于进一步研究化学研磨是有着实际意义的。
（1）各学派的反应机理学说介绍
在对化学研磨反应机理的认识上，由于许多不明点依然存在，绝对统一的理论还未确定。
1、电流分布凸凹抵抗力不同学说
2、分子扩散速度学说
3、局部电动势分布强弱学说
4、机械破坏学说
a.由于气液分极效果，被研磨表面产生大量气泡，凸部气泡脱离时产生机械作用，表层损坏被研磨液溶解。
b.表面张力效果，凸部表面张力易发生变化，局部溶液层被破坏被研磨液溶解。
5、局部化学反应活跃学说
6、表面结晶晶格学说:
晶格间的晶格差异
7、多孔性氧化膜学说：
通过膜的透过性不同
以上各派学说之间对于化学研磨有不同的解释，但是对于金属表面的微小凸起部位优先溶解后，产生平滑的光泽表面是学者们公认的。
（2）化学研磨机理方程式
V= D（C o -C e ） / b
扩散速度：
V 扩散层：
b
扩散速度系数：
D
化学研磨液中的金属离子浓度：
C o
金属表面上的金属离子浓度：
C e
凹部扩散层厚：
V小，反应溶解小
凸部扩散层薄：
V大，反应溶解快
不锈钢表面处理新技术引用美国最新工艺，经生产厂家实际生产，考证达到和超过现有国内不锈钢处理技术，广泛应用于电子工业；饮具、餐具、装璜和小五金行业中。
1、NG-9-1不锈钢去黑皮
不锈钢经热处理和各加工手段产生的黑皮很致密，用一般的酸洗方法很难去除，本公司引进美国新方，研制出去黑皮新工艺。
其工艺流程如下：
NZ-B除油王去油→水洗→松动氧化皮溶液（此溶液为工作液直接使用，加温80～95℃；时间15～30分钟，表面出现黄锈为止）→水洗→化学去黑皮（此溶液直接使用，温度：
65～85℃，时间：
6～15分钟，视去除黑皮情况定）→水洗→吹干（接抛光工序）。
2、NG-9-2不锈钢电解精抛光
为了使不锈钢达到镜面光泽，用电解精抛光可以代替繁重的机械抛光，特别对形状复杂的工件，用机械方法很难实现，电解精抛光可抛出光洁度9～11的镜面光亮度，满足人们对不锈钢产品的表面装饰更高新的要求。
工艺流程：
如果是退火的不锈钢应先用NG-9-1化学去黑皮，有油污的先用NZ-B除油王去油→水洗→电解精抛光（此液为工作液直接使用，温度 60～80℃，工件挂阳极，电流Da：
20～15A/dm2，阴极为铅—锑合金（含锑8%）时间：
1～10分钟，抛亮为止）→水洗→5～8%盐酸退膜（室温：
1～3秒）→水洗→吹干。
注：
夹具用铝或钛金属，要求导电性能良好；新溶液通电处理老化后才使用。
3、NG-9-3不锈钢常温化学除氧化膜（适宜部分不锈钢板材）
工艺流程：
NZ-B除油王去油→水洗→常温化学除氧化膜（此液为工作液直接使用，温度：
室温，时间：
3～10分钟，视去情况确定）→水洗→吹干（或抛光工序）。
4、NG-9-4不锈钢化学抛光
工艺流程：
NZ-B除油王去油→水洗→NG-9-3常温化学去膜（室温，3～10分钟）→水洗→化学抛光（此液为工作液直接使用），温度：
75～95℃，时间3～10分钟成或更长时间，视表面亮度情况确定，注意经常检查，防止过腐蚀）→水洗→钝化（溶液配比：
重铬酸钾20～25g/l，硝酸 350～440ml/l，室温，时间：
20～30分钟）→水洗→吹干。
不锈钢电化学着彩色方法
包括将不锈钢半成品进行前处理，将盐水溶液作为着色溶液置于电解池中，将不锈钢半成品放在浸入着色溶液进行着色处理，控制着色电流；着色时间10秒～60分钟；着色温度15～60℃；着色后的不锈钢半成品进行水洗，干燥后得到着色的不锈钢成品。
本着色溶液没有毒性，环境污染小，能耗少，有利于操作工人的健康；工艺简单、污染少，着色稳定，可靠性高，溶液成本低，可以得到多种颜色、均匀和亮度高的产品。
3438002-不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂的制备方法
是将洁净的不锈钢丝网从稳定的钛醇盐溶胶中，采用浸渍提拉法制得TiO2湿膜，经干燥、冷却后重复提拉数次，直到所需的膜厚度，最后经干燥、高温处理，制得不锈钢丝网负载TiO2纳米膜光催化剂。
具有工艺简单、生产成本低，涂层强度高、TiO2颗径小（20~50nm）及其光催化活性高的特点。
3438003-不锈钢陶瓷复合膜的制备方法及制品
用3438r（Hf）O#-[2]、氧化硅、氧化钛为原料，经酸解、乳化分散、高速搅拌制得半透明的小粒径（微米
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