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          不銹鋼表面處理過程常見問題及預防措施

          更新日期:[12/18/2017]

          不銹鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐性能及不易生銹等優良的特性。故廣泛應用于化工行業,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。

          不銹鋼的應用發展前景會越來越廣,但不銹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。

          1 不銹鋼常用表面處理方法

          1.1 不銹鋼品種簡介

          1.1.1 不銹鋼主要成分:一般含有鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈦(Ti)等優質金屬元素。
          1.1.2 常見不銹鋼:有鉻不銹鋼,含Cr≥12%以上;鎳鉻不銹鋼,含Cr≥18%,含Ni≥12%。
          1.1.3 從不銹鋼金相組織結構分類:有奧氏體不銹鋼,例如:1Cr18Ni9Ti,1Cr18Ni11Nb,Cr18Mn8Ni5。馬氏體不銹鋼,例如:Cr17,Cr28等。一般稱為非磁性不銹鋼和帶有磁性不銹鋼。

          1.2 常見不銹鋼表面處理方法

          常用不銹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表面著色處理。

          1.2.1 表面本色白化處理:不銹鋼在加工過程中,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,以前一般采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。目前對氧化皮處理方法主要有二種:

          ⑴ 噴砂(丸)法:主要是采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。從而達到不銹鋼本色的白化處理目的。處理好后基本上看上去是一無光的色澤。這種方法對大型、復雜產品較適用。

          1.2.2 不銹鋼表面鏡面光亮處理方法:根據不銹鋼產品的復雜程度和用戶要求情況不同可分別采用機械拋光、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 表面著色處理:不銹鋼著色不僅賦予不銹鋼制品各種顏色,增加產品的花色品種,而且提高產品耐磨性和耐腐蝕性。

          不銹鋼著色方法有如下幾種:

          ⑴化學氧化著色法;
          ⑵電化學氧化著色法;
          ⑶離子沉積氧化物著色法;
          ⑷高溫氧化著色法;
          ⑸氣相裂解著色法。

          各種方法簡單概況如下:

          ⑴化學氧化著色法: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、酸性氧化法和堿性氧化法。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電化學著色法:是在特定溶液中,通過電化學氧化形成膜的顏色。
          ⑶ 離子沉積氧化物著色法化學法:就是將不銹鋼工件放在真空鍍膜機中進行真空蒸發鍍。例如:鍍鈦金的手表殼、手表帶,一般是金黃色。這種方法適用于大批量產品加工。因為投資大,成本高,小批量產品不合算。
          ⑷高溫氧化著色法: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 氣相裂解著色法:較為復雜,在工業中應用較少。

          1.3 處理方法選用

          不銹鋼表面處理選用哪種方法,要根據產品結構、材質、及對表面不同要求,選用合適的方法進行處理。

          2 不銹鋼件產生銹蝕的常見原因

          2.1 化學腐蝕

          2.1.1 表面污染:附著在工件表面的油污、灰塵及酸、堿、鹽等在一定條件轉化為腐蝕介質,與不銹鋼件中的某些成分發生化學反應,產生化學腐蝕而生銹。
          2.1.2 表面劃傷:各種劃傷對鈍化膜的破壞,使不銹鋼保護能力降低,易與化學介質發生反應,產生化學腐蝕而生銹。
          2.1.3 清洗:酸洗鈍化后清洗不干凈造成殘液存留,直接腐蝕不銹鋼件(化學腐蝕)。

          2.2 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、飛濺等易生銹物質的附著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:不銹鋼材質的化學缺陷(成份不均勻、S、P雜質等)和表面物理缺陷(疏松、砂眼、裂紋等)有利于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銹鋼表面鈍化膜不均勻或較薄,易于形成電化學腐蝕。
          2.2.7 清洗:存留的酸洗鈍化殘液與不銹鋼發生化學腐蝕的生成物與不銹鋼件形成電化學腐蝕。

          2.3 應力集中易于造成應力腐蝕

          總之,不銹鋼由于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,但并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,不銹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銹蝕現象,尤其是點蝕和縫隙腐蝕。不銹鋼件的腐蝕機理主要為電化學腐蝕。

          因此,在不銹鋼產品在加工作業過程中應采取一切有效措施,盡量避免銹蝕條件和誘因的產生。實際上,許多銹蝕條件和誘因(如劃傷、飛濺、割渣等)對于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。

          3 不銹鋼產品加工過程中存在問題

          3.1 焊縫缺陷:焊縫缺陷較嚴重,采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。
          3.2 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。
          3.3 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,并且也不能去除由于劃傷、焊接飛濺而粘附在不銹鋼表面的碳鋼、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銹。
          3.4 打磨拋光鈍化不均勻:手工打磨拋光后進行酸洗鈍化處理,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。并且工時費用,輔料費用也較高。
          3.5 酸洗能力有限:酸洗鈍化膏并不是萬能的,對等離子切割、火焰切割而產和黑色氧化皮,較難除去。
          3.6 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,而且也是處理后產生銹蝕的主要原因。
          3.7 設備因素:在型材、板材卷彎、折彎過程中,造成的劃傷和折痕也是處理后產生銹蝕的主要原因。
          3.8 其他因素:不銹鋼原材料在采購、儲存過程中,由于吊裝、運輸過程產生的磕碰和劃傷也比較嚴重,也是產生銹蝕的原因之一。

          4 應采取預防措施

          4.1 儲存、吊裝、運輸

          4.1.1 不銹鋼件儲存: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,儲存位置應便于吊運,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、鐵銹對不銹鋼的污染。
          4.1.2 不銹鋼件吊裝:吊裝時,應采用專用吊具,如吊裝帶、專用夾頭等,嚴禁使用鋼絲繩以免劃傷表面;并且在起吊和放置時,應避免沖擊磕碰造成劃傷。
          4.1.3 不銹鋼件運輸:運輸時,應用運輸工具(如小車、電瓶車等),并應潔凈有隔離防護措施,以防灰塵、油污、鐵銹污染不銹鋼。嚴禁拖拉,避免磕碰、劃傷。

          4.2 加工

          4.2.1 加工區:不銹鋼件的加工區域應相對固定。不銹鋼件加工區的平臺應采取隔離措施,如鋪上橡膠墊等。不銹鋼件加工區的定置管理、文明生產應加強,以避免對不銹鋼件的損傷與污染。

          4.2.2 下料:不銹鋼件的下料采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:等離子切割后,割渣應清理干凈。批量切割時,對于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,鋸切后應清理工件上的油污、殘渣等。

          4.2.3 機械加工:不銹鋼件在車、銑等機械加工時也應注意防護,作業完成應清理干凈工件表面的油污、鐵屑等雜物。

          4.2.4 成型加工:在卷板、折彎過程中,應采取有效措施避免造成不銹鋼件表面劃傷和折痕。

          4.2.5 鉚焊:不銹鋼件在組對時,應避免強制組裝,尤其避免火焰烤校裝配。組對或制作過程如有臨時采用等離子切割時,應采取隔離措施以避免割渣對其它不銹鋼件的污染。切割后,工件上的割渣應清理干凈。

          4.2.6 焊接:不銹鋼件焊接前必須認真清除油污、銹跡、灰塵等雜物。焊接時盡量采用氬弧焊接,采用手工電弧焊時應采用小電流、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。焊接時應采取防飛濺措施(如刷白灰等方法)。焊后應用不銹鋼(不得采用碳鋼)扁鏟徹底清理熔渣和飛濺。

          4.2.7 多層焊:多層焊時,層間熔渣必須清除干凈。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,不得低于母材。

          4.2.9 矯形:不銹鋼件的矯形,應避免采用火焰加熱方法,尤其不允許反復加熱同一區域。矯形時,盡量采用機械裝置,或用木錘(橡皮錘)或墊橡皮墊錘擊,禁止用鐵錘錘擊,以避免損傷不銹鋼件。

          4.2.10 搬運:不銹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),并應潔凈有隔離防護措施,以防灰塵、油污、鐵銹污染不銹鋼。嚴禁在平臺或地面直接拖拉,嚴禁磕碰和劃傷。

          4.3 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干凈。
          4.3.2 機械拋光:要采用適當的拋光工具進行拋光,要求處理均勻一致,并避免過拋和再劃傷。
          4.3.3 除油除塵:不銹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,并避免過噴等。
          4.3.5 酸洗鈍化:不銹鋼件的酸洗鈍化必須嚴格按工藝要求進行鈍化。
          4.3.6 清洗干燥:酸洗鈍化后,應嚴格按工藝進行中和、沖洗、干燥,徹底清除殘留的酸液。
          4.3.7 保護:不銹鋼件表面處理完畢后,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:不銹鋼件表面處理完畢后,應避免對該零部件或產品的再加工。

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