不銹鋼表面研磨拋光處理

時(shí)間：2013-04-16 19:44:35 來源：作者：

一、前言

人們大都認(rèn)為不銹鋼是不會(huì)生銹的，其實(shí)不然，它和其它許多金屬一樣，用手接觸或者接觸空氣受環(huán)境影響時(shí)也會(huì)被氧化生銹，另外不銹鋼工件表面經(jīng)過機(jī)械加工例如焊接、沖壓、卷曲、熱處理等工藝處理之后生成一層烏黑的氧化變質(zhì)硬化層，同時(shí)又形成了許多肉眼看見和看不見的微小毛刺以及銳角毛邊等，一般情況下用機(jī)械的方法很難將它們除去，影響其工件材質(zhì)本身特性的發(fā)揮。為了解決這些問題，人們使用各種方法對(duì)不銹鋼等金屬表面進(jìn)行研磨拋光處理，現(xiàn)分類如下：

1、機(jī)械研磨拋光：

a：砂輪拋光 b：噴沙拋光 c：研削拋光 d：擠壓拋光

2、學(xué)研磨拋光：

a. 電解化學(xué)研磨拋光； b. 化學(xué)研磨拋光

3、復(fù)合研磨拋光：機(jī)械法和化學(xué)法兩種研磨方式的組合

對(duì)于不同的金屬材質(zhì)，不同的使用場(chǎng)合，對(duì)金屬工件表面不同的需求，必須采用不同的研磨方法或者幾種研磨方式組合進(jìn)行研磨加工處理才能使加工工件滿足使用上的要求。

二、化學(xué)研磨、電解研磨和機(jī)械研磨的區(qū)別

(1) 化學(xué)研磨與機(jī)械研磨有本質(zhì)上的不同

“化學(xué)研磨”是將被研磨面上的微小凸部與凹部相比較的情況下使其凸部?jī)?yōu)先溶解，改善金屬表面粗糙度，獲得平滑光亮表面的過程。

“機(jī)械研磨”是將被研磨面的凸部用切削，磨耗或者塑性變形等方式除去，獲得平滑光亮表面的過程。

兩種研磨方式對(duì)金屬表面有不同的影響，金屬表面的許多性質(zhì)被改變，所以化學(xué)研磨與機(jī)械研磨有本質(zhì)上的不同。由于機(jī)械拋光的局限性，使不銹鋼等金屬工件不能發(fā)揮其應(yīng)有的功能，對(duì)這些問題難于解決，在２０世紀(jì)８０年代出現(xiàn)了不銹鋼電解化學(xué)研磨拋光技術(shù)，一定程度上解決了機(jī)械拋光難于解決的問題，優(yōu)勢(shì)明顯。但是電化學(xué)研磨拋光仍有許多缺點(diǎn)。

（2）化學(xué)研磨與電解研磨的比較

★ 化學(xué)研磨拋光：將金屬浸漬在各種成分組成的特殊化學(xué)溶液中，靠化學(xué)能量自然溶解金屬表面，獲得平滑光亮的表面。

★ 電解化學(xué)研磨拋光：將金屬浸漬在各種成分組成的特殊化學(xué)溶液中，靠電流能量陽極溶解金屬表面，獲得平滑光亮的表面。

化學(xué)研磨僅僅是浸漬作業(yè)，操作簡(jiǎn)單；而電解研磨拋光需要大容量直流電，還要合理設(shè)

置電流對(duì)極，精確控制電流電壓，操作工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制困難，有些特殊工件還不能處理。人們一直期待著更佳完善的研磨方法出現(xiàn)，雖然這期間出現(xiàn)了一些純化學(xué)研磨拋光技術(shù)，但是與電解研磨方式相比，滿足其光澤環(huán)保以及研磨效果等重要技術(shù)指標(biāo)的產(chǎn)品一直沒有出現(xiàn)。

化學(xué) 研磨
電解化學(xué)研磨
機(jī) 械研磨

1
用化學(xué)反應(yīng)溶解的方式將研磨工件表面變成平滑光亮面的過程
用電化學(xué)反應(yīng)陽極溶解的方式將研磨工件表面變成平滑光亮面的過程
通過切削、塑性變形和磨耗等方式將研磨工件表面變成平滑光亮的過程

2
被研磨表面經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后生成一層保護(hù)膜，耐腐蝕性和耐磨性提高，光澤持久。
同左
由于塑性變形的影響表面生成加工硬化層和晶格組織結(jié)構(gòu)變化，耐腐蝕性和耐磨性減弱，容易再次氧化發(fā)烏，光澤不持久。

3
被研磨表面凹凸平滑連續(xù)均勻，流動(dòng)阻力小
同左
被研磨表面平滑連續(xù)性不好，凹凸部流動(dòng)阻力大

4
被研磨表面無付著物
同左
被研磨表面沾附有金屬粒，砂粒，研磨膏油脂等雜質(zhì)

5
被研磨表面微小毛刺毛邊可以很容易除去，100μm以下可以
根據(jù)場(chǎng)合工件有時(shí)不能處理
被研磨表面微小毛刺毛邊不能除去100μm以上可以

6
被研磨表面反光性好,反射能高，正反射率超過９０％
同左
被研磨表面由于雜亂反射,反射能低，正反射率6０％

7
被研磨工件不產(chǎn)生應(yīng)力變形
同左
加工后的工件產(chǎn)生加工應(yīng)力變形

8
由于表面凹凸差小，抗疲勞強(qiáng)度增加10～20%
同左
容易產(chǎn)生疲勞強(qiáng)度

9
對(duì)于導(dǎo)電物質(zhì)而言，接觸面改善冷放射電弧火花不易產(chǎn)生導(dǎo)電性增加，
同左
由于毛刺毛邊的影響接觸面接觸不佳易產(chǎn)生火花電弧等

1０
任何復(fù)雜形狀的工件,線狀薄板等均可研磨拋光
由于電流分布的影響有些形狀的工件不能處理,電線接頭處不能處理
特殊形狀工件不能研磨或者很難研磨

11
研磨處理時(shí)間短
研磨處理時(shí)間長(zhǎng)
研磨處理時(shí)間長(zhǎng)

12
操作技術(shù)極其簡(jiǎn)單
需要相當(dāng)?shù)募夹g(shù)操作復(fù)雜
操作技術(shù)個(gè)人之間有差距

13
小的工件可以大批量加工
工件批量生產(chǎn)不可以
工件批量生產(chǎn)不可以

14
設(shè)備投資小
需要大量的設(shè)備投資和技術(shù)人力投資
需要一定的設(shè)備投資

15
不需要電能
需要大量電能
需要電能少

16
環(huán)境污染極小
環(huán)境污染嚴(yán)重
環(huán)境污染嚴(yán)重

17
被研磨表面比較大的凹凸,深的劃痕不能除去
同左
被研磨表面的凹凸和劃痕通過一定的時(shí)間處理可以除去

18
容易受工件材質(zhì)影響有些材質(zhì)不能處理
同左
不受任何材質(zhì)影響

19
大型的工件處理困難
大型的工件處理也比較困難
大尺寸的工件可以處理

20
對(duì)藥品的依賴性強(qiáng)
化學(xué)研磨液組分容易買到,
無左項(xiàng)缺點(diǎn)

21
成本適中
成本高
成本低

三、化學(xué)研磨反應(yīng)機(jī)理

許多學(xué)者認(rèn)為，化學(xué)研磨金屬表面由于局部的濃度差、溫度差以及溶解的氫離子的不均勻性在自體內(nèi)產(chǎn)生局部電動(dòng)勢(shì)而形成化學(xué)溶解，而電解化學(xué)研磨是靠外部電源的作用（出現(xiàn)電流分布）產(chǎn)生局部電動(dòng)勢(shì)而形成化學(xué)溶解。在化學(xué)研磨和電解研磨金屬表面的過程中兩者最終的研磨效果有很多類似性出現(xiàn)，以化學(xué)自然溶解與化學(xué)陽極溶解兩者而論，通常人們認(rèn)為純化學(xué)研磨與電解化學(xué)研磨的反應(yīng)機(jī)理是相同的，這樣考慮的立場(chǎng)對(duì)于進(jìn)一步研究化學(xué)研磨是有著實(shí)際意義的。

（1）各學(xué)派的反應(yīng)機(jī)理學(xué)說介紹

在對(duì)化學(xué)研磨反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)上，由于許多不明點(diǎn)依然存在，絕對(duì)統(tǒng)一的理論還未確定。

1、電流分布凸凹抵抗力不同學(xué)說

2、分子擴(kuò)散速度學(xué)說

3、局部電動(dòng)勢(shì)分布強(qiáng)弱學(xué)說

4、機(jī)械破壞學(xué)說

a.由于氣液分極效果，被研磨表面產(chǎn)生大量氣泡，凸部氣泡脫離時(shí)產(chǎn)生機(jī)械作用，表層損壞被研磨液溶解。

b.表面張力效果，凸部表面張力易發(fā)生變化，局部溶液層被破壞被研磨液溶解。

5、局部化學(xué)反應(yīng)活躍學(xué)說

6、表面結(jié)晶晶格學(xué)說:晶格間的晶格差異

7、多孔性氧化膜學(xué)說：通過膜的透過性不同

以上各派學(xué)說之間對(duì)于化學(xué)研磨有不同的解釋，但是對(duì)于金屬表面的微小凸起部位優(yōu)先溶解后，產(chǎn)生平滑的光澤表面是學(xué)者們公認(rèn)的。

(2)化學(xué)研磨機(jī)理方程式

V= D(C o -C e ) / b

擴(kuò)散速度：V 擴(kuò)散層：b

擴(kuò)散速度系數(shù)：D

化學(xué)研磨液中的金屬離子濃度：C o

金屬表面上的金屬離子濃度：C e

凹部擴(kuò)散層厚：V小，反應(yīng)溶解小

凸部擴(kuò)散層薄：V大，反應(yīng)溶解快

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