不鏽鋼表面處理
| 不鏽鋼表面處理 |
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中文名稱；不鏽鋼表面處理 外文名稱；Stainless steel surface treatment 主要成分；鉻、鎳、鉬、鈦 |
不鏽鋼表面處理，不鏽鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐性能及不易生鏽等優良特性。故廣泛運用於行業，食品機械，機電行業，家用電器行業及家庭裝潢，精飾行業。不鏽鋼的運用發展前景會越來越廣，但不鏽鋼運用發展很大程度上決定於它的表面處理技術發展程度。[1]
目錄
基本信息
不鏽鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐性能及不易生鏽等優良的特性。故廣泛應用於化工行業，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。 不鏽鋼的應用發展前景會越來越廣，但不鏽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。
品種簡介
1.1.1 不鏽鋼主要成分:一般含有鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)等優質金屬元素。
1.1.2 常見不鏽鋼:有鉻不鏽鋼，含Cr≥12%以上;鎳鉻不鏽鋼，含Cr≥18%，含Ni≥12%。
1.1.3 從不鏽鋼金相組織結構分類:有奧氏體不鏽鋼，例如:1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。馬氏體不鏽鋼，例如:Cr17，Cr28等。一般稱為非磁性不鏽鋼和帶有磁性不鏽鋼。
鏽蝕原因
化學腐蝕
2.1.1 表面污染:附着在工件表面的油污、灰塵及酸、鹼、鹽等在一定條件轉化為腐蝕介質，與不鏽鋼件中的某些成分發生化學反應，產生化學腐蝕而生鏽。
2.1.2 表面劃傷:各種劃傷對鈍化膜的破壞，使不鏽鋼保護能力降低，易與化學介質發生反應，產生化學腐蝕而生鏽。
2.1.3 清洗:酸洗鈍化後清洗不乾淨造成殘液存留，直接腐蝕不鏽鋼件(化學腐蝕)。
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、飛濺等易生鏽物質的附着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:不鏽鋼材質的化學缺陷(成份不均勻、S、P雜質等)和表面物理缺陷(疏鬆、砂眼、裂紋等)有利於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鏽鋼表面鈍化膜不均勻或較薄，易於形成電化學腐蝕。
2.2.7 清洗:存留的酸洗鈍化殘液與不鏽鋼發生化學腐蝕的生成物與不鏽鋼件形成電化學腐蝕。
應力腐蝕
總之，不鏽鋼由於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，但並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，不鏽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鏽蝕現象，尤其是點蝕和縫隙腐蝕。不鏽鋼件的腐蝕機理主要為電化學腐蝕。
因此，在不鏽鋼產品在加工作業過程中應採取一切有效措施，儘量避免鏽蝕條件和誘因的產生。實際上，許多鏽蝕條件和誘因(如劃傷、飛濺、割渣等)對於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。
預防措施
儲存吊裝
4.1.1 不鏽鋼件儲存:應有專用存放架，存放架應為木質或表面噴漆的碳鋼支架或墊以橡膠墊，以與碳鋼等其它金屬材質隔離。存放時，儲存位置應便於吊運，與其它材料存放區相對隔離，應有防護措施，以避免灰塵、油污、鐵鏽對不鏽鋼的污染。
4.1.2 不鏽鋼件吊裝:吊裝時，應採用專用吊具，如吊裝帶、專用夾頭等，嚴禁使用鋼絲繩以免劃傷表面;並且在起吊和放置時，應避免衝擊磕碰造成劃傷。
4.1.3 不鏽鋼件運輸:運輸時，應用運輸工具(如小車、電瓶車等)，並應潔淨有隔離防護措施，以防灰塵、油污、鐵鏽污染不鏽鋼。嚴禁拖拉，避免磕碰、劃傷。
加工
4.2.1 加工區:不鏽鋼件的加工區域應相對固定。不鏽鋼件加工區的平台應採取隔離措施，如鋪上橡膠墊等。不鏽鋼件加工區的定置管理、文明生產應加強，以避免對不鏽鋼件的損傷與污染。
4.2.2 下料:不鏽鋼件的下料採用剪切或等離子切割、鋸切等。
⑴剪切:剪切時，應與送進支架隔離，落料斗也應鋪以橡膠墊，避免劃傷。
⑵等離子切割:等離子切割後，割渣應清理乾淨。批量切割時，對於已完成的零件應及時清理出現場，以避免割渣對工件的玷污。
⑶鋸切下料:鋸切下料時，夾緊應加以膠皮保護，鋸切後應清理工件上的油污、殘渣等。
4.2.3 機械加工:不鏽鋼件在車、銑等機械加工時也應注意防護，作業完成應清理乾淨工件表面的油污、鐵屑等雜物。
4.2.4 成型加工:在卷板、折彎過程中，應採取有效措施避免造成不鏽鋼件表面劃傷和摺痕。
4.2.5 鉚焊:不鏽鋼件在組對時，應避免強制組裝，尤其避免火焰烤校裝配。組對或製作過程如有臨時採用等離子切割時，應採取隔離措施以避免割渣對其它不鏽鋼件的污染。切割後，工件上的割渣應清理乾淨。
4.2.6 焊接:不鏽鋼件焊接前必須認真清除油污、銹跡、灰塵等雜物。焊接時儘量採用氬弧焊接，採用手工電弧焊時應採用小電流、快速焊，避免擺動。嚴禁在非焊接區域引弧，地線位置適當、連接牢固，以避免電弧擦傷。焊接時應採取防飛濺措施(如刷白灰等方法)。焊後應用不鏽鋼(不得採用碳鋼)扁鏟徹底清理熔渣和飛濺。
4.2.7 多層焊:多層焊時，層間熔渣必須清除乾淨。多層焊時，應控制層間溫度，一般不得超過60℃。
4.2.8 焊縫:焊縫接頭應修磨，焊縫表面不得有熔渣、氣孔、咬邊、飛濺、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷，焊縫與母材應圓滑過渡，不得低於母材。
4.2.9 矯形:不鏽鋼件的矯形，應避免採用火焰加熱方法，尤其不允許反覆加熱同一區域。矯形時，儘量採用機械裝置，或用木錘(橡皮錘)或墊橡皮墊錘擊，禁止用鐵錘錘擊，以避免損傷不鏽鋼件。
4.2.10 搬運:不鏽鋼件在加工過程中進行搬運時，應用運輸工具(如小車、電瓶車或天車等)，並應潔淨有隔離防護措施，以防灰塵、油污、鐵鏽污染不鏽鋼。嚴禁在平台或地面直接拖拉，嚴禁磕碰和劃傷。
表面處理
4.3.1 清理打磨:如有損傷應打磨，尤其與碳鋼件接觸造成的劃傷和飛濺、割渣造成的損傷必須認真徹底地清理打磨乾淨。
4.3.2 機械拋光:要採用適當的拋光工具進行拋光，要求處理均勻一致，並避免過拋和再劃傷。
4.3.3 除油除塵:不鏽鋼件在進行酸洗鈍化前，必須按工藝清除油污、氧化皮、灰塵等雜物。
4.3.4 水噴砂處理:要根據不同的處理要求，選用不同的微玻璃珠、不同的工藝參數，並避免過噴等。
4.3.5 酸洗鈍化:不鏽鋼件的酸洗鈍化必須嚴格按工藝要求進行鈍化。
4.3.6 清洗乾燥:酸洗鈍化後，應嚴格按工藝進行中和、沖洗、乾燥，徹底清除殘留的酸液。
4.3.7 保護:不鏽鋼件表面處理完畢後，應做好防護，避免人員撫摸和油污、灰塵等雜物的二次污染。
4.3.8 避免再加工:不鏽鋼件表面處理完畢後，應避免對該零部件或產品的再加工。
包括:化學品船、儲罐、管道鍋爐等不鏽鋼/低碳鋼產品的表面處理，如打磨/拋光、酸洗/鈍化、檢驗/監理、技術諮詢等。
主要服務對象為船舶、石油化工及食品設備等行業。
存在問題
5.1 焊縫缺陷:焊縫缺陷較嚴重，採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。
5.2 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。
5.3 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，並且也不能去除由於劃傷、焊接飛濺而粘附在不鏽鋼表面的碳鋼、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鏽。
5.4 打磨拋光鈍化不均勻:手工打磨拋光後進行酸洗鈍化處理，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。並且工時費用，輔料費用也較高。
5.5 酸洗能力有限:酸洗鈍化膏並不是萬能的，對等離子切割、火焰切割而產和黑色氧化皮，較難除去。
5.6 人為因素造成的劃傷比較嚴重:在吊裝、運輸和結構加工過程中，磕碰、拖拉、錘擊等人為因素造成的劃傷比較嚴重，使得表面處理難度加大，而且也是處理後產生鏽蝕的主要原因。
5.7 設備因素:在型材、板材卷彎、折彎過程中，造成的劃傷和摺痕也是處理後產生鏽蝕的主要原因。
5.8 其他因素:不鏽鋼原材料在採購、儲存過程中，由於吊裝、運輸過程產生的磕碰和劃傷也比較嚴重，也是產生鏽蝕的原因之一。
基本處理
常用不鏽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表面着色處理。
1.2.1 表面本色白化處理:不鏽鋼在加工過程中，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，以前一般採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。對氧化皮處理方法主要有二種:
⑴噴砂(丸)法:主要是採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。從而達到不鏽鋼本色的白化處理目的。處理好後基本上看上去是一無光的色澤。這種方法對大型、複雜產品較適用。
1.2.2 不鏽鋼表面鏡面光亮處理方法:根據不鏽鋼產品的複雜程度和用戶要求情況不同可分別採用機械拋光、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 表面着色處理:不鏽鋼着色不僅賦予不鏽鋼製品各種顏色，增加產品的花色品種，而且提高產品耐磨性和耐腐蝕性。
不鏽鋼着色方法有如下幾種:
⑴化學氧化着色法;
⑵電化學氧化着色法;
⑶離子沉積氧化物着色法;
⑷高溫氧化着色法;
⑸氣相裂解着色法。
各種方法簡單概況如下:
⑴化學氧化着色法: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、酸性氧化法和鹼性氧化法。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電化學着色法:是在特定溶液中，通過電化學氧化形成膜的顏色。
⑶離子沉積氧化物着色法化學法:就是將不鏽鋼工件放在真空鍍膜機中進行真空蒸發鍍。例如:鍍鈦金的手錶殼、手錶帶，一般是金黃色。這種方法適用於大批量產品加工。因為投資大，成本高，小批量產品不合算。
⑷高溫氧化着色法: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氣相裂解着色法:較為複雜，在工業中應用較少。
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參考資料
- ↑ 常見的6種不鏽鋼表面處理工藝 ， 搜狐， 2019年5月22日