不锈钢的加工方法

浅谈不锈钢表面处理过程存在问题及预防措施

1 不锈钢件常用表面处理方法

1.1 前言

不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业，给予人们以华丽高贵的感觉。

不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理技术发展程度。常用不锈钢表面处理技术有以下几方面。

1.2 不锈钢品种简介

1.2.1 不锈钢主要成分：一般含有鉻（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钛（Ti）等优质金属元素。

1.2.2 常见不锈钢：有鉻不锈钢，含Cr≥12%以上；镍鉻不锈钢，含Cr≥18%，含Ni≥12%。

1.2.3 从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如：Cr17，Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。

1.3 常见不锈钢表面处理方法

目前对不锈钢表面进行处理方法品种：①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表面着色处理。

1.3.1 表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种：

⑴喷砂（丸）法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。

⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用。

1.3.2 不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。这三种方法优缺点如下：

表1

项目方法优点缺点适用产品备注

机械抛光整平性好，光亮劳动强度大，污染严重，复杂件难加工，光泽下降，投资及成本较高简单工件，中、小产品，复杂件无法加工整个产品光泽达不到一致，光泽保持时间不长

化学抛光投资少，复杂件能抛，效率高，速度快光亮度不足，抛光液要加温，有气体溢出，需要通风设备复杂产品，光亮度要求不高的产品可选用小批量加工较合算

电化学抛光达镜面光泽，长期保持，工艺稳定，污染少，成本低，防污染性好一次性投资大，复杂件要装工装，辅助电极，大量生产要降温高挡中小件产品，要求长时间保持镜面光亮产品工艺稳定，易操作，可广泛推广使用

1.3.3 表面着色处理：不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。

不锈钢着色方法有如下几种：⑴化学氧化着色法；⑵电化学氧化着色法；⑶离子沉积氧化物着色法；⑷高温氧化着色法；

⑸气相裂解着色法。各种方法简单概况如下：

⑴化学氧化着色法：就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，有重铬酸盐法、混合钠盐法、硫化法、酸性氧化法和碱性氧化法。一般“茵科法”（INCO）使用较多，不过要想保证一批产品色泽一致的话，必须用参比电极来控制。

⑵电化学着色法：是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色。

⑶离子沉积氧化物着色法化学法：就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀。例如：镀钛金的手表壳、手表带，一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因为投资大，成本高，小批量产品不合算。

⑷高温氧化着色法：是在特定的熔盐中，浸入工件保持在一定的工艺参数，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。

⑸气相裂解着色法：较为复杂，在工业中应用较少。

1.4 处理方法选用

不锈钢表面处理选用哪种方法，要根据产品结构、材质、及对表面不同要求，选用合适的方法进行处理。

2 不锈钢件产生锈蚀的常见原因

2.1 化学腐蚀

2.1.1 表面污染：附着在工件表面的油污、灰尘及酸、碱、盐等在一定条件转化为腐蚀介质，与不锈钢件中的某些成分发生化学反应，产生化学腐蚀而生锈。

2.1.2 表面划伤：各种划伤对钝化膜的破坏，使不锈钢保护能力降低，易与化学介质发生反应，产生化学腐蚀而生锈。

2.1.3 清洗：酸洗钝化后清洗不干净造成残液存留，直接腐蚀不锈钢件（化学腐蚀）。

2.2 电化学腐蚀

2.2.1 碳钢污染：与碳钢件接触造成的划伤与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀。

2.2.2 切割：割渣、飞溅等易生锈物质的附着与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐。

2.2.3 烤校：火焰加热区域的成份与金相组织发生变化而不均匀，与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀。

2.2.4 焊接：焊接区域的物理缺陷（咬边、气孔、裂纹、未熔合、未焊透等）和化学缺陷（晶粒粗大、晶界贫铬、偏析等）与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀。

2.2.5 材质：不锈钢材质的化学缺陷（成份不均匀、S、P杂质等）和表面物理缺陷（疏松、砂眼、裂纹等）有利于与腐蚀介质形成原电池而产生电化学腐蚀。

2.2.6 钝化：酸洗钝化效果不好造成不锈钢表面钝化膜不均匀或较薄，易于形成电化学腐蚀。

2.2.7 清洗：存留的酸洗钝化残液与不锈钢发生化学腐蚀的生成物与不锈钢件形成电化学腐蚀。

2.3 应力集中易于造成应力腐蚀。

总之，不锈钢由于其特殊的金相组织和表面钝化膜，使得它在一般情况下较难与介质发生化学反应而被腐蚀，但并不是在任何条件下都不能被腐蚀。在腐蚀介质和诱因（如划伤、飞溅、割渣等）存在的条件下，不锈钢也能与腐蚀介质发生缓慢的化学和电化学反应被腐蚀，而且在一定条件下的腐蚀速度相当快而产生锈蚀现象，尤其是点蚀和缝隙腐蚀。不锈钢件的腐蚀机理主要为电化学腐蚀。