不銹鋼零件在生產過程中經過鑄鍛、壓力加工、熱處理等工藝過程以后,表面會生成一層黑色氧化皮。另外,不銹鋼零件在切削加工過程中也會留下微觀不平度。為了獲得不銹鋼零件表面光潔度、光亮度和使用壽命,必須對不銹鋼零件進行拋光。不銹鋼零件的拋光工藝過程包括表面化學預處理、機械拋光、化學拋光或電化學拋光,最后鈍化。拋光的效果取決于不銹鋼零件的原始粗糙度。機械拋光、化學拋光或電化學拋光后的光潔度越高,越能提高不銹鋼自身的價值,發揮其應有的特性。
1. 機械拋光
機械拋光是拋光的第一道工序,將不銹鋼零件表面的凹凸不平度加工到一定的粗糙度值,一般Ra≤0.8um,再用化學拋光或電化學拋光除去不銹鋼零件表面的微觀不平度,使Ra≤0.05um,才能取得最后的光亮度——鏡面光澤。經過軋制的光潔度較高的板材或精加工的工件,不需進行機械拋光而可以直接進行化學拋光或電化學拋光。
精細鏡面機械拋光工藝過程:清潔表面→去除表面氧化層 [在開始拋光的20min內采用較大的拋光壓力(3~4)×104Pa,磨料和拋光乳化液的供應量也大些(12mL/cm2s),除盡氧化層] 鏡面拋光[顯露金屬基體后,磨削量和磨削壓力應減少,當出現鏡面光澤時不再加壓,靠磨頭自重修飾拋光,拋光液流量減少到8mL/cm2s,繼續拋光40min后即可得到鏡面光亮]。
2. 化學拋光
化學拋光是通過化學拋光液控制化學反應,使不銹鋼零件表面微觀突起部分的溶解速度大于微觀凹洼處的溶解速度,從而對不銹鋼零件表面實現拋光。化學拋光液的組成及工藝條件見表10-7。
化學拋光典型工藝流程:
a. 不銹鋼表面有焊縫,且油污嚴重,采用1號工藝流程:手工除焊瘤、毛刺、焊渣等 手工去油(汽油擦洗)→化學除油(參考上節)→水洗→化學拋光(1號配方)→中和(碳酸鈉3~5g/L,氫氧化鈉1~2g/L,室溫,時間0.5~1h)→水洗→干燥→驗收。
b. 不銹鋼零件表面油漬很輕且有較薄氧化皮時,采用2號工藝流程:化學除油→水洗→酸洗→水洗→活化(硫酸10mL/L、鹽酸1mL/L,溫度40~60℃時間以零件析出氣體10~20s 即可) →水洗→化學拋光(2號) →水洗→鈍化→水洗→中和[氨水(d=0.889)2%(質量分數),室溫,5~10min]→水洗→脫水 烘干→驗收。
另外MW-6拋光劑由西安戶縣塢化工廠生產,其配方:MW-6拋光劑150~270mL/L,其余為水,加熱溫度75~85℃,拋光時間 0.2~0.5min。其成分含有酸、鹽酸、苯甲酸、冰乙酸和其他助劑。使用MW-6拋光液的工藝流程:除油→熱水預熱(60~70℃) →MW-6拋光→熱水洗(60~70℃)→中和(質量分數為2%的氨水)→冷水洗→超聲波清洗(30~40℃)→乙醇(質量分數為95%)脫水→烘干→包裝。
化學拋光適應性強,可以處理形狀復雜的零件,能使不銹鋼零件內外表面都獲得均勻的光潔度。工藝操作簡便,生產效率高。所使用的化學拋光設備簡單,價格便宜。但化學拋光零件的表面質量略差于電化學拋光。
3. 電化學拋光
對表面質量要求較高的不銹鋼零件可采用電化學拋光。電化學拋光是以被拋光不銹鋼零件作為陽極,不溶性金屬作為陰極,兩電極同時浸入電化學拋光槽中,通以直流電產生選擇性的陽極溶解,浸蝕掉不銹鋼零件表面2~40um厚的薄層,得到極好的、耐蝕性的、光滑的、光亮的不銹鋼本體。電化學拋光面的耐蝕性比機械拋光面好。而且具有無污染表面,在使用中容易清洗,因此大量用于食品工廠、飲料工業和醫藥工業。由于表面耐蝕性好、有漂亮的外觀,因此也可用作許多不銹鋼構件,如車鎖、車輛格子窗、車內揚聲器等。
但是電化學拋光只是對不銹鋼零件表面起到微觀的整平作用,宏觀的整平仍要靠機械拋光。電化學拋光材料化學成分的不均勻性和顯微偏析特別敏感,金屬基體和非金屬夾雜物之間常被劇烈浸蝕。有時,不銹鋼存在的不良的冶金狀態、金屬晶粒尺寸結構不均勻性、鹽類或氧化物的污染、酸洗過度、淬火過度、軋制痕跡等均會對電化學拋光產生不良影響,需機械拋光來彌補。
電化學拋光液的組成及工藝條件見表10-8。
① 配方330Cr13、40Cr13馬氏體不銹鋼有良好的拋光效果。
(2) 配方4適用于奧氏體不銹鋼電解拋光。
③ 配方5適用于馬氏體不銹鋼電化學拋光。
④ 配方6適用于焊接的奧氏體不銹鋼的電化學拋光。
