鏡面不銹鋼表面拋光工藝分析

楊榮煌

摘要：如何提高拋光技術(shù)，得到高質(zhì)量的不銹鋼表面，滿足生產(chǎn)中對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際需要，已經(jīng)成為當(dāng)前不銹鋼拋光研究的重點(diǎn)問(wèn)題。本文對(duì)不銹鋼的拋光技術(shù)：電解拋光、化學(xué)拋光、機(jī)械拋光以及化學(xué)機(jī)械拋光等作了較詳細(xì)的介紹，根據(jù)不同拋光技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用作了分析、討論，并展望了不銹鋼表面拋光技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；拋光；拋光傳統(tǒng)工藝；化學(xué)機(jī)械拋光方式

不銹鋼的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過(guò)了近百年的歷程，由于其具有的獨(dú)特的耐蝕性能，良好的加工性能以及精美的表面外觀，不銹鋼已經(jīng)被應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，尤其在航天航空、原子能、軍工、輕工、建材和太陽(yáng)能利用等方面得到普及和推廣。目前建筑裝飾市場(chǎng)日新月異，裝修檔次逐步提高，在外裝修上已越來(lái)越多地使用了鏡面不銹鋼裝飾面。而拋光是不銹鋼應(yīng)用在裝飾行業(yè)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其目的是獲得最終的鏡面（8K）不銹鋼。

1 鏡面不銹鋼表面拋光質(zhì)量評(píng)價(jià)

8K表面（No.8）即鏡面拋光表面，反射率高，反射圖像清晰，通常用解像度和表面缺陷率來(lái)衡量鏡面不銹鋼質(zhì)量，一般用目測(cè)法進(jìn)行評(píng)定，有文獻(xiàn)中提出了如下判定標(biāo)準(zhǔn)：1級(jí)為表面光亮如鏡，能清晰地看到人的五官和眉毛；2級(jí)為表面光亮，能看到人的五官和眉毛，但眉毛部分不清晰；3級(jí)為表面光亮較好，能看到的人的五官和輪廓，眉毛部分模糊；4級(jí)為表面有光澤，但看不清人的五官；5級(jí)為表面無(wú)光澤，發(fā)白。

2 不銹鋼拋光傳統(tǒng)工藝

獲取高質(zhì)量的鏡面不銹鋼主要采用的拋光技術(shù)有：電解拋光、化學(xué)拋光和機(jī)械拋光。

2.1 電解拋光

電解拋光工藝是將不銹鋼浸泡在電解液中的一種拋光工藝，在此工藝中不銹鋼作為陽(yáng)極，借助直流電流通過(guò)電解質(zhì)特定溶液傳遞到金屬，在陽(yáng)極工件表面形成一種高電阻率的稠性黏膜，稠性黏膜在不銹鋼制品表面微觀凹凸處厚度不同，導(dǎo)致陽(yáng)極表面電流密度的微觀分布不均勻，凸起處電流密度大，溶解快，凹處電流密度小，溶解慢，從而降低不銹鋼表面粗糙度，提高平整和亮度，同時(shí)形成無(wú)缺陷的鈍化層。

電解拋光液中必須含有足量的氧化劑，切不能有破壞鈍化膜的活性離子存在。

2.2 化學(xué)拋光

化學(xué)拋光和電解拋光原理相似，將不銹鋼置于一定組成的溶液中，其表面微觀凸起部分的溶解速度大于微觀凹入部位的溶解速度，而使不銹鋼表面平整、光潔?？梢钥闯觯夯瘜W(xué)拋光方法和電解拋光方法的原理基本一致，只是電解拋光在加入了電壓電解的強(qiáng)制作用下加速對(duì)凸起部分的溶解，而化學(xué)拋光方法則完全依靠溶液的自腐蝕能力使不銹鋼表面平整。

2.3 機(jī)械拋光

機(jī)械拋光是指在高速旋轉(zhuǎn)的黏有拋光膏的拋光輪上機(jī)械消除不銹鋼表面凹凸不平而獲得光亮表面的加工方式。拋光輪根據(jù)其制成布料種類的不同，用來(lái)區(qū)分其粒度級(jí)別，而結(jié)構(gòu)形式主要有縫合式、折疊式等。拋光膏則根據(jù)拋光需要由拋光能力強(qiáng)的氧化鉻和黏結(jié)劑組成的綠拋光膏，也有由磨料、有機(jī)膏體、添加劑組成的拋光蠟。

機(jī)械拋光一般分為粗拋、精拋，兩個(gè)階段層層遞進(jìn)。配合不同的拋光膏和拋光輪，在機(jī)械旋轉(zhuǎn)的作用下最終獲得反射圖像清晰的鏡面不銹鋼。隨著不銹鋼冷軋工藝技術(shù)的提高，國(guó)內(nèi)能穩(wěn)定生產(chǎn)出表面粗糙度極小的BA表面，當(dāng)用戶選擇BA不銹鋼進(jìn)行鏡面拋光操作，不再需要粗拋工序。目前針對(duì)來(lái)料板材一般選擇的機(jī)械拋光工藝如表1所示。

表1 機(jī)械拋光常見(jiàn)工藝組合

3 新型化學(xué)機(jī)械拋光方式

隨著對(duì)鏡面不銹鋼表面質(zhì)量要求的不斷提高，同時(shí)為了提高拋光效率，將化學(xué)拋光和機(jī)械拋光相結(jié)合的一種新型拋光技術(shù)即化學(xué)機(jī)械拋光法得以發(fā)展和完善。在一定組成的溶液中對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行機(jī)械拋光，通過(guò)化學(xué)溶液提高不銹鋼表面活性，同時(shí)進(jìn)行高速的機(jī)械拋光，用來(lái)消除表面凹凸而獲得更高質(zhì)量的光潔鏡面。

3.1 化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備

化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備要求較高，在化學(xué)法的基礎(chǔ)上要增加機(jī)械拋光系統(tǒng)，目前主要的化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備分為單輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)、多輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)。多輪機(jī)械拋光機(jī)中有4輪、5輪、48輪等。隨設(shè)備制造能力的提高，最近也有96輪、128輪的化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)投入使用。

3.1.1 單輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)

在鏡面品質(zhì)要求極高、對(duì)加工效率要求不高、人工成本較低的工廠，一般配備單輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)。該設(shè)備在一個(gè)裝有固定板材裝置的加工平臺(tái)上安裝機(jī)械拋光輪。可移動(dòng)覆蓋整個(gè)加工平臺(tái)的伸長(zhǎng)臂上安裝變頻或非變頻電動(dòng)機(jī)，連接上拋光輪。通過(guò)人工壓下力在固定組成的溶液中對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行機(jī)械拋光。

單輪機(jī)械拋光機(jī)有節(jié)省成本、防止表面過(guò)拋、局部自由修復(fù)缺陷等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)就在于工作環(huán)境較差、加工效率低、拋光溶液回收不完全等問(wèn)題。

3.1.2 多輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)

為解放人力，同時(shí)提高加工效率，一些自動(dòng)化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)被設(shè)計(jì)出來(lái)，如上所介紹，目前自動(dòng)多輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)的拋光輪從4個(gè)到128個(gè)之多，這樣的設(shè)備大大提高了加工效率，同時(shí)對(duì)設(shè)備和加工技術(shù)也提出了更高要求。

多輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)和單輪化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)基本相同，只是引進(jìn)了自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)拋光輪軸的橫向擺動(dòng)覆蓋整個(gè)加工臺(tái)面，通過(guò)液壓或者氣壓系統(tǒng)控制拋光輪的壓下力。設(shè)定固定的拋光時(shí)間后對(duì)加工后板面進(jìn)行清洗、烘干，檢查表面質(zhì)量，同時(shí)配備拋光溶液循環(huán)使用設(shè)備使拋光溶液循環(huán)再利用。

3.2 化學(xué)機(jī)械拋光溶液

如前所述，化學(xué)機(jī)械拋光方式結(jié)合了化學(xué)法和機(jī)械法的原理，故拋光溶液需要對(duì)不銹鋼凸起部位有溶解作用。在實(shí)際拋光過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雖然濃硝酸能夠鈍化不銹鋼，形成致密的鈍化膜，但含量很低的稀硝酸卻能促進(jìn)不銹鋼的腐蝕。另為了提高磨拋能力，同時(shí)中和酸溶液，防止硝酸對(duì)不銹鋼的過(guò)度腐蝕，在溶液中添加適量的氧化鋁或者氧化鐵粉，有些為了拋光效果也添加少量專用研磨液。

3.3 化學(xué)機(jī)械拋光參數(shù)對(duì)拋光質(zhì)量的影響

張強(qiáng)對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，該論文在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，深入研究拋光液的壓力載荷、拋光時(shí)間、拋光線速度、pH值對(duì)拋光質(zhì)量的影響，成功得出了各參數(shù)對(duì)材料拋光去除率的線性關(guān)系。

4 拋光工藝比較

應(yīng)用在不同行業(yè)上，上述四種拋光加工方式各有優(yōu)劣，對(duì)這四種拋光工藝進(jìn)行比較，生產(chǎn)廠家可根據(jù)自身特點(diǎn)選擇適宜的工藝方法。

4.1 設(shè)備和使用范圍比較

四種拋光工藝對(duì)設(shè)備要求，工件、環(huán)境等方面的要求不盡相同，常見(jiàn)差異見(jiàn)表2。

表2 四種拋光工藝差異性比較

4.2 常見(jiàn)失效情況

拋光加工工藝不同，在拋光過(guò)程中出現(xiàn)的失效形態(tài)、缺陷形式也不同，筆者結(jié)合多年對(duì)客戶不銹鋼拋光后產(chǎn)品質(zhì)量的反饋，對(duì)一些常見(jiàn)的失效形態(tài)及原因、防范措施列舉如表3。

表3 常見(jiàn)拋光缺陷分析及改進(jìn)措施

5 行業(yè)展望

（1）化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)環(huán)境污染最小，鏡面拋光質(zhì)量最好，但受制于對(duì)工件的形狀要求，在電子行業(yè)、制品行業(yè)以及其他異型件行業(yè)很難得到推廣。

（2）化學(xué)機(jī)械拋光采用的溶液組成十分關(guān)鍵，各拋光加工行業(yè)對(duì)酸的種類選擇、濃度控制差異較大，返修率較高。需對(duì)溶液組成進(jìn)行深入摸索，使化學(xué)機(jī)械拋光工藝技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，不銹鋼應(yīng)用廣泛。為提高不銹鋼表面質(zhì)量，滿足裝飾行業(yè)發(fā)展需求，如何改進(jìn)和提高傳統(tǒng)的拋光工藝技術(shù)水平，并根據(jù)需要開(kāi)發(fā)新的更好更先進(jìn)的表面拋光技術(shù)，不斷提升拋光基材表面質(zhì)量，則成為了一項(xiàng)重要的任務(wù)。文章通過(guò)羅列不銹鋼拋光傳統(tǒng)工藝以及新型化學(xué)機(jī)械拋光方式，對(duì)不同的拋光工藝進(jìn)行了對(duì)比分析，闡述了各種拋光工藝的特性、優(yōu)缺點(diǎn)以及如何應(yīng)用這些工藝技術(shù)對(duì)不銹鋼進(jìn)行表面拋光，為相關(guān)研究提供參考。

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