不銹鋼表面處理方法及處理過程常見問題

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不銹鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐性能及不易生銹等優良的特性。故廣泛應用于化工行業,食品機械,機電行業,環保行業,家用電器行業及家庭裝潢,精飾行業,給予人們以華麗高貴的感覺。

不銹鋼的應用發展前景會越來越廣,但不銹鋼的應用發展很大程度上決定它的表面處理技術發展程度。

1 不銹鋼常用表面處理方法

1.1 不銹鋼品種簡介

 1.1.1 不銹鋼主要成分:一般含有鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)等優質金屬元素。

 1.1.2 常見不銹鋼:有鉻不銹鋼,含Cr≥12%以上;鎳鉻不銹鋼,含Cr≥18%,含Ni≥12%。

 1.1.3 從不銹鋼金相組織結構分類:有奧氏體不銹鋼,例如:1Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni11Nb,Cr18Mn8Ni5。馬氏體不銹鋼,例如:Cr17,Cr28等。一般稱為非磁性不銹鋼和帶有磁性不銹鋼。

1.2 常見不銹鋼表面處理方法

常用不銹鋼表面處理技術有以下幾種處理方法:①表面本色白化處理;②表面鏡面光亮處理;③表面著色處理。

 1.2.1 表面本色白化處理:不銹鋼在加工過程中,經過卷板、扎邊、焊接或者經過人工表面火烤加溫處理,產生黑色氧化皮。這種堅硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二種EO4成分,以前一般采用氫氟酸和硝酸進行強腐蝕方法去除。但這種方法成本大,污染環境,對人體有害,腐蝕性較大,逐漸被淘汰。目前對氧化皮處理方法主要有二種:

⑴ 噴砂(丸)法:主要是采用噴微玻璃珠的方法,除去表面的黑色氧化皮。

⑵ 化學法:使用一種無污染的酸洗鈍化膏和常溫無毒害的帶有無機添加劑的清洗液進行浸洗。從而達到不銹鋼本色的白化處理目的。處理好后基本上看上去是一無光的色澤。這種方法對大型、復雜產品較適用。

1.2.2 不銹鋼表面鏡面光亮處理方法:根據不銹鋼產品的復雜程度和用戶要求情況不同可分別采用機械拋光、化學拋光、電化學拋光等方法來達到鏡面光澤。這三種方法優缺點如下:

1.2.3 表面著色處理:不銹鋼著色不僅賦予不銹鋼制品各種顏色,增加產品的花色品種,而且提高產品耐磨性和耐腐蝕性。

不銹鋼著色方法有如下幾種:

⑴化學氧化著色法;

⑵電化學氧化著色法;

⑶離子沉積氧化物著色法;

⑷高溫氧化著色法;

⑸氣相裂解著色法。

各種方法簡單概況如下:

⑴化學氧化著色法:就是在特定溶液中,通過化學氧化形成膜的顏色,有重鉻酸鹽法、混合鈉鹽法、硫化法、酸性氧化法和堿性氧化法。一般“茵科法”(INCO)使用較多,不過要想保證一批產品色澤一致的話,必須用參比電極來控制。

⑵電化學著色法:是在特定溶液中,通過電化學氧化形成膜的顏色。

⑶ 離子沉積氧化物著色法化學法:就是將不銹鋼工件放在真空鍍膜機中進行真空蒸發鍍。例如:鍍鈦金的手表殼、手表帶,一般是金黃色。這種方法適用于大批量產品加工。因為投資大,成本高,小批量產品不合算。

⑷高溫氧化著色法:是在特定的熔鹽中,浸入工件保持在一定的工藝參數,使工件形成一定厚度氧化膜,而呈現出各種不同色澤。

⑸ 氣相裂解著色法:較為復雜,在工業中應用較少。

1.3 處理方法選用

不銹鋼表面處理選用哪種方法,要根據產品結構、材質、及對表面不同要求,選用合適的方法進行處理。

2 不銹鋼件產生銹蝕的常見原因

2.1 化學腐蝕

2.1.1 表面污染:附著在工件表面的油污、灰塵及酸、堿、鹽等在一定條件轉化為腐蝕介質,與不銹鋼件中的某些成分發生化學反應,產生化學腐蝕而生銹。

2.1.2 表面劃傷:各種劃傷對鈍化膜的破壞,使不銹鋼保護能力降低,易與化學介質發生反應,產生化學腐蝕而生銹。

2.1.3 清洗:酸洗鈍化后清洗不干凈造成殘液存留,直接腐蝕不銹鋼件(化學腐蝕)。

2.2 電化學腐蝕

2.2.1 碳鋼污染:與碳鋼件接觸造成的劃傷與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

 2.2.2 切割:割渣、飛濺等易生銹物質的附著與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐。

 2.2.3 烤校:火焰加熱區域的成份與金相組織發生變化而不均勻,與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

 2.2.4 焊接:焊接區域的物理缺陷(咬邊、氣孔、裂紋、未熔合、未焊透等)和化學缺陷(晶粒粗大、晶界貧鉻、偏析等)與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

2.2.5 材質:不銹鋼材質的化學缺陷(成份不均勻、S、P雜質等)和表面物理缺陷(疏松、砂眼、裂紋等)有利于與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。

2.2.6 鈍化:酸洗鈍化效果不好造成不銹鋼表面鈍化膜不均勻或較薄,易于形成電化學腐蝕。

2.2.7 清洗:存留的酸洗鈍化殘液與不銹鋼發生化學腐蝕的生成物與不銹鋼件形成電化學腐蝕。

2.3 應力集中易于造成應力腐蝕

總之,不銹鋼由于其特殊的金相組織和表面鈍化膜,使得它在一般情況下較難與介質發生化學反應而被腐蝕,但并不是在任何條件下都不能被腐蝕。在腐蝕介質和誘因(如劃傷、飛濺、割渣等)存在的條件下,不銹鋼也能與腐蝕介質發生緩慢的化學和電化學反應被腐蝕,而且在一定條件下的腐蝕速度相當快而產生銹蝕現象,尤其是點蝕和縫隙腐蝕。不銹鋼件的腐蝕機理主要為電化學腐蝕。

因此,在不銹鋼產品在加工作業過程中應采取一切有效措施,盡量避免銹蝕條件和誘因的產生。實際上,許多銹蝕條件和誘因(如劃傷、飛濺、割渣等)對于產品的外觀質量也有顯著的不利的影響,也應該和必須加以克服。

3 不銹鋼產品加工過程中存在問題

3.1 焊縫缺陷:焊縫缺陷較嚴重,采用手工機械打磨處理方法來彌補,產生的打磨痕跡,造成表面不均勻,影響美觀。

3.2 表面不一致:只對焊縫進行酸洗鈍化,也造成表面不均勻,影響美觀。

3.3 劃痕難除去:整體酸洗鈍化,也不能將加工過程中產生的各種劃痕去掉,并且也不能去除由于劃傷、焊接飛濺而粘附在不銹鋼表面的碳鋼、飛濺等雜質,導致在腐蝕介質存在的條件下發生化學腐蝕或電化學腐蝕而生銹。

3.4 打磨拋光鈍化不均勻:手工打磨拋光后進行酸洗鈍化處理,對面積較大的工件,很難達到均勻一致處理效果,不能得理想的均勻表面。并且工時費用,輔料費用也較高。