不锈钢的表面加工介绍

不锈钢的面加工 不锈钢的表面加工 不锈钢以其优良的耐腐蚀性能，很好的力学性能和加工性能及较好的焊接性能，当之无愧地成为最好的工程材料。同时，通过不同的加工方法，可以使不锈钢表面具有不同等级的表面光洁度和不同的颜色，大大改善了不锈钢的外观，使之达到美学效果，增加了对消费者的吸引力，给人们以美的享受。 不锈钢的表面加工级别决定于许多因素，选择哪一个加工级别主要取决于用途。对消费者而言，应该根据不同的用途要求来选择合适的表机加工级别，这一方面是为了满足使用要求，另一方面是可以达到物尽其用，获得最好的经济效果。因此，了解不锈钢的表面加工，对实现合理选择表面加工级别是十分必要的。 表面加工可以分为两类，一类是不锈钢生产厂采用不同生产工艺所获得表面，通常称为轧制表面加工，另一类是为了改变表面级别或性质，对轧材专门进行的表面加工，一般称为不锈钢表面的深加工。 轧制表面加工 轧钢厂生产的不锈钢板(带)材，一般都要经过热轧、冷轧、退火和酸洗、精整等工序。 由于不锈钢冷轧板(带)的表面的使用中占有特殊的地位，对不锈钢冷轧板(带)的表面加工按工艺方法的不同，分为不同的表面加工等级。各国的中对不锈钢冷轧板的表面加工都作了相应的规定。我国的GB3280-92标准中，把不锈钢冷轧板的表面加工分为十个等级。(见表1(1)) 表1 不锈钢冷轧板的表面加工 表加工等级 表面加工要求 No.2 冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理 No.2D 冷轧后进行热处理、酸洗或类似处理，最后经毛面辊进行轻度平整 No.2B 冷轧后进行热处理、酸洗或类似处理，最后经平整获得适当的光洁度 No.3 用GB2477所规定的粒度为100～120号研磨材料抛光精整 No.4 用GB2477所规定的粒度为150～180号研磨材料抛光精整 No.5 用GB2477所规定的粒度为240号研磨材料抛光精整 No.6 用GB2477所规定的粒度为W63号研磨材料抛光精整 No.7 用GB2477所规定的粒度为W50号研磨材料抛光精整 No.9 冷轧后进行光亮热处理 No.10 用适当粒度的研磨材料抛光，使表面呈连续磨纹 除表1GB3280-92标准中规定的不锈钢冷轧板表面加工外，可以称之为轧制表面加工的还有压花表面加工及利用热轧板进行的No.1表面加工和网纹表面加工。 1.1 No.2表面 是一种无氧化铁鳞的冷轧表面。其表面的光亮程度决定于冷轧变形程度和成品道次的工作辊表面光洁度，也与去除氧化铁鳞的方法相关。 1.2 No.2D表面 实际上是在No.2号表面的基础上再经毛面轧辊进行轻度平整而获得的一种表面。毛面轧辊是采用特殊工艺将轧辊表面打毛，即在轧辊表面形成若干相变刚硬质点，在平整过程中，在钢板表面上实现凹凸不平刚柔相济的表面结构。这是一种无光泽表面，这种表面特别适合于深冲成型加工，可改善钢板与模具间的摩擦和接触条件(减少摩擦，增加滑)，有利于材料流动，改善工作的成型质量。 这种表面的不锈钢广泛用于建筑物幕墙，特别是那些不需要反光的建筑物部位。 通过仪器测定这种表面的粗糙度CLA值约为0.4～1.0微米。 1.3 No.2B表面 与2D表面不同之处在于平整轧辊不需要打毛，平整压下量较平整2D表面时要稍大一点(压下率在1%以下)。因此，较2D表面光亮。通过仪器测定的表面精糙度CLA值为0.1～0.5微米，是最普通的加工级别。 这种级别的不锈钢表面用途最广，适用于化工、造纸、石油、医疗等行业的一般用途，也可用作建筑物幕墙。 1.4 No.3表面 是一种半抛光表面。它是以2D或2B表面的冷轧不锈钢为素板，用GB2477所规定的粒度为100～120号的砂带进行抛光而行到的表面加工。通过仪器测定的表面粗糙度CLA值为0.4～1.5微米。 适用于作建筑材料、厨房器皿以及用于制造后需进一步精加工的场合。 1.5 No.4表面 是比No.3号表面更亮的细抛光表面，也是以2D或2B表面的不锈钢冷 轧板为素板，用GB2477所规定的粒度为150～180号的砂带进行抛光而得到的表面加工。通过仪器测定的表面粗糙度CLA值为0.2～1.5微米。 这种表面广泛面用于餐厅厨房设备、医疗设备、容器正面，因这它不反光、不耀眼，特别适合作建筑特履面及建筑物幕墙的缘饰，在这种表面上不容易留下指印，特别适合于作门。 这种表面具有镜面似的反射效果，具有反射各种光源的特殊性。无论光源外形如何，反射后都是明亮的直线，不管钢板的位置和入射的角度如何，这条明亮的直线总是与抛光方垂直。根据钢板安装的方向不同，它可能会在建筑物上出现一条水平亮线，也可能出现一条垂直亮线。如果亮线呈水平，则说明钢板现面抛光纹路是竖直的，这种使用方式钢板表面不容易积沉灰尘，也便于冲洗，这一点对高层建筑的维护非常重要。但是，如果建筑物在城市内，四周都是街灯，路口的红绿灯，来往汽车的头灯和各种颜色的霓虹灯，就应注意这种反射效果将给城市的交通安全带来不良影响。 2B表面也有类似的反射性能，但是，相比之下要弱得多，而且反射 后产生的只是一个亮点，对周围环境干扰不大。 1.6 No.5表面 是用GB2477所规定的粒度为240号砂带进行抛光所行到的表面加工，相当于日本标准的240#表面。 这种表面适合用于厨房器皿。 1.7 No.6表面 是在NO.4表面基础上，用GB2477所规定的粒度为W63号的研磨材料进一步抛光所得到的表面加工。这种表面有较好的金属光泽，表面柔和，反光性弱而且不反射图像，根据合作建筑物幕墙和建筑物缘饰，也广泛用作厨房器皿。 1.8 No.7表面 用GB2477所规定的粒度为W50号研磨材料进行抛光，具有高度反射率的准镜面。相当于美国标准用600号旋转抛光轮进行精细抛光所行的表面加工。 主要用于建筑物和装饰品上。 1.9 No.9表面 是冷轧后，经光亮热处理而得到的表面加工。光亮热处理是在不生成氧化铁鳞的条件下进行的退火，炉内的保护气氛采用氨分解气体、氮(占25%)氧(占75%)混合气体或纯氨保护，把冷轧表面的光泽保留下来。随后也可以采用高精度平整辊进行轻度平整，以提高表面光亮度。这种表面接近于镜面，通过仪器测定的表面粗糙度CLA值为0.05～0.1微米。 这种表面用途广泛，可用作厨房器皿，家用电器、医疗器械，汽车零件及装饰品。 1.10 No.10表面 钢板俗称发纹板。在我国GB3280-92中规定比较模糊。日本标准中规定采用150～240号砂带进行抛光所提到的连续发纹状磨纹表面。 这种表面大多用于建筑装饰如电梯、扶梯、门面等。 1.11 压花表面 是采用蚀刻方法或用带图案的刻花辊进行轧制而产生的一种带花纹图案的精整表面。一般是在轧制的最终道次，换用刻花的工作辊进行轧制。图案是压在钢板的一面上。压花图案绝大部分是规则的几何图形，也有一些是不规则的、随机的。例如，采用槽状花纹轧辊轧制的沟槽花纹纲板，除了具有艺术性效果外，还有防滑效果。 这种表面多用于建筑物装饰，如建筑物幕墙、电梯、围栏等。 1.12 No.1表面 是指热轧后经过热处理、酸洗而获得的表面。它是把热轧及热处理时生成的黑色氧化铁皮，采用酸洗或类似处理方法去除掉，这就是No.1表面加工。这种表面呈银白色、无光泽。主要用于不需要表面光泽的耐热蚀工业，如酒精工业、化学工业及大型容器。 1.13 网纹表面 在热轧的最终道次使用刻纹轧辊进行轧制或用刻纹辊压制热轧钢板，都可在热轧钢板表面压出较深的凹凸网纹图案。这种表面的钢板可用于大型公共场所的地板，既防滑、经久耐用，又美观。 不锈钢表面的深加工 为了某些特殊的目的，必须改变不锈钢表面的性质 ，可通过不同的工艺对不锈钢表面进行深加工。这些深加工主要是由表面处理加工业者成的。 2.1 电镀表面 采用电镀的方法在不锈钢表面覆上一层能耐磨损或抗擦伤、耐腐蚀的镀层，以改善不锈钢的表面性质。为使覆盖与金属基体牢固结合，可以采用不同方法对表面进行预处理，以除去表面的油和锈。 电镀的优点在于它对基体材料的显微组织内乎没有影响，常见的有镀铬、镀镍。主要用作艺术品和装饰。 2.2 电解抛光表面 电解抛光与电镀相反，它不是在基体上沉积铬或镍，而是以不锈钢作阳极，采用专门的电解液电解，浸蚀掉不锈钢表面2～40微米厚的薄层，得一根好耐蚀性的、光滑的、清洁的、光亮的本体。表面光滑程度决定于加工前金属表面的条件。为了得到镜面，最好使用BA板作为电解抛光的原板。 电解抛光面比机械抛光面耐腐蚀性好。以微米讦的表面粗糙度大约是电化学抛光的一半。 电解抛光所具有的无污染表面和使用中容易清洗，因此大量使用在食品工业、饮料工业和医工业。由于这种表面耐腐蚀性好，有漂亮的外观，因此也用作许多不锈钢构件，如车锁、车辆的格子窗、车内扬声器档板等。 2.3 蚀刻表面 不锈钢蚀刻工艺大致分为三步。第一步是用耐腐蚀的保护层将不需要蚀刻的地方保护起来；第二步是用腐蚀药液涂在需蚀刻出图案的不锈钢表面，溶解浸蚀不锈钢表面的药液多使 用氯化铁溶液，浸蚀后显示出图案的表面为白色无光泽表面；第三步是剥离保护层。这样就获得了蚀刻加工表面。 在保护层下面的不锈钢表面保持着未蚀刻加工前的不锈钢表面。根据客户的要求，未蚀刻前的不锈钢表面可以采用镜 面加工表面也可以采用各种发纹加工表面。 这种加工表面主要用于电梯，室内装饰及工艺品。 2.5 喷丸处理表面 喷丸处理是使用适当大注和形状的材料作喷丸，用离心力或压缩空气作动力，使喷丸以一定的能量冲击不锈钢表面，在不锈钢表面产生一种凹凸不平，无光泽表面。喷丸材料大多使用钢丸、切断钢丝粒、硅砂、刚玉、玻璃球等。 2.6 着色表面 为了使不锈钢表面更加鲜艳夺目，对不锈钢表面着色的研究正引起各国不锈钢生产厂家的关注。这是把不锈钢浸泡在某种溶液中，使不锈钢表面生成氧化腊或硫化膜而呈现不同颜色的方法。最早是1972年由英国Inco公司开发的专利技术，至今仍然广泛使用，称之为Inco法。Inco法是把不锈钢浸泡在含硫酸500克/升和含铬酐250克/升的溶液中，溶液温度为90～100℃，使不锈钢表面生成厚0.05～0.5微米的薄膜。薄膜的成长速度随溶液的组成、不锈钢表面条件、着色深浅和温度而变化。为了强化薄膜，初生薄膜要在含铬酐250克/升和硫酸2.5克/升的溶液中，在室温下进行硬膜处理。这种方法的优点是着色容易控制，着色膜的耐磨性高，适合于大规模生产。 出现不同颜色的原理如图1，由于光的这种干涉现象，使不锈钢表面变成某种颜色。随着薄膜厚度变厚，表面会依次变成青铜色、蓝色、金黄色、红色和绿色。用于化学着色的不锈钢原板表面可以是BA表面、镜面、蚀刻表面和各种发纹加工表面。 Inco法属于化学着色。除此之外，近年来，日本还研究开发了离子镀覆法和离子喷射法等电化学方法着色。 离子镀覆法原理如图。采用这种方法由于在真定下部分气相粒子离子化，运动能量变大 ，提高了薄膜的粘着性和反应性。 喷射法是在低压下把惰性气体等气体等离子化，阳离子与阴极靶相撞击，使组成靶板的粒子飞出，沉积在对面的阳极基板上，形成薄膜。 这两种方法都是在10-3～10-1Pa的真空容器内进行处理的。采用TiN用其复合薄膜可得到金黄色，采用TiAlN薄膜可得到青铜色、蓝色，采用TiAlCN薄膜可得到黑色。 这些彩色不锈钢板广泛用作建筑装饰，日用器具和艺术品。 2.7 涂层表面 在不锈钢表面涂层或烤上一层合成树脂，如碳氟树脂、硅聚脂。这种加工也可获得若干 种颜色，着色费用很低。 这种加工后的不锈钢多用作发过材，特别是作屋顶材料，例如东京Tatsumi国际游泳馆， 由于该游泳馆位于海边，故屋顶基体材料选用的是S30400不锈钢，表面作碳氟树脂涂层处理。增加了不锈钢在海洋环境中的耐腐蚀性，保证建筑物具有长期耐久性。 这种涂层不锈钢还可用作厨房器具。 结束语 本文主要对不锈钢的表面加工进行了概述，由此可以得出如几点结论： (1)根据不同的用途选择相适应等级的表面加工，才能做到物尽其用，获得最佳经济效果。 (2)不锈钢在使用中的耐腐蚀效果，不仅因使用的不锈钢类别不同有很大的差别，而且 与选择的不锈钢表面加工等级有关。同一类不锈钢的耐腐蚀效果也因表面加工等级的不使用效果也不一样。 (3)不锈钢不同的表面加工拓宽了不锈钢使用的内涵。可以使用一种表面加工，也可以通过几种不同加工方法的组合生产出更多更靓丽的表面，扩展了不锈钢的使用范围，丰富了人们的生活。 (4)目前，我国不锈钢的使用还外于起步阶段，通过对不锈钢表面深加工的介绍，将会促进我国不锈钢加工专业厂的发展。