不锈钢表面研磨抛光处理

 不锈钢表面研磨抛光处理

人们大都认为不锈钢是不会生锈的,其实不然,它和其它许多金属一样,用手接触或者接触空气受环境影响时也会被氧化生锈,另外不锈钢工件表面经过机械加工例如焊接、冲压、卷曲、热处理等工艺处理之后生成一层乌黑的氧化变质硬化层,同时又形成了许多肉眼看见和看不见的微小毛刺以及锐角毛边等,一般情况下用机械的方法很难将它们除去,影响其工件材质本身特性的发挥。为了解决这些问题,人们使用各种方法对不锈钢等金属表面进行研磨抛光处理,现分类如下:  不锈钢表面研磨抛光处理
     1、机械研磨抛光: 
      a:砂轮抛光    b:喷沙抛光    c:研削抛光    d:挤压抛光     
     2、学研磨抛光: 
      a. 電解化学研磨抛光 ;         b. 化学研磨抛光               
     3、复合研磨抛光:      机械法和化学法两种研磨方式的组合 
         对于不同的金属材质,不同的使用场合,对金属工件表面不同的需求,必须采用不同的研磨方法或者几种研磨方式组合进行研磨加工处理才能使加工工件满足使用上的要求。 
二、  化学研磨、电解研磨和机械研磨的区别 
 (1) 化学研磨与机械研磨有本质上的不同 
    “化学研磨”是将被研磨面上的微小凸部与凹部相比较的情况下使其凸部优先溶解,改善金属表面粗糙度,获得平滑光亮表面的过程。 
    “机械研磨”是将被研磨面的凸部用切削,磨耗或者塑性变形等方式除去,获得平滑光亮表面的过程。 
     两种研磨方式对金属表面有不同的影响,金属表面的许多性质被改变,所以化学研磨与机械研磨有本质上的不同。由于机械抛光的局限性,使不锈钢等金属工件不能发挥其应有的功能,对这些问题难于解决,在20世纪80年代出现了不锈钢电解化学研磨抛光技术,一定程度上解决了机械抛光难于解决的问题,优势明显。但是电化学研磨抛光仍有许多缺点。 
  (2)化学研磨与电解研磨的比较 
     ★ 化学研磨抛光:将金属浸渍在各种成分组成的特殊化学溶液中,靠化学能量自 然溶解金属表面,获得平滑光亮的表面。 
     ★ 电解化学研磨抛光:将金属浸渍在各种成分组成的特殊化学溶液中,靠电流能量阳极溶解金属表面,获得平滑光亮的表面。 
化学研磨仅仅是浸渍作业,操作简单;而电解研磨抛光需要大容量直流电,还要合理设 
置电流对极,精确控制电流电压,操作工艺复杂,质量控制困难,有些特殊工件还不能处理。人们一直期待着更佳完善的研磨方法出现,虽然这期间出现了一些纯化学研磨抛光技术,但是与电解研磨方式相比,满足其光泽环保以及研磨效果等重要技术指标的产品一直没有出现。      
 化 学 研 磨 
 电解化学研磨 
 机 械 研 磨 

 用化学反应溶解的方式将研磨工件表面变成平滑光亮面的过程 
 用电化学反应阳极溶解的方式将研磨工件表面变成平滑光亮面的过程 
 通过切削、塑性变形和磨耗等方式将研磨工件表面变成平滑光亮的过程 

 被研磨表面经过化学反应后生成一层保护膜,耐腐蚀性和耐磨性提高,光泽持久。 
 同左 
 由于塑性变形的影响表面生成加工硬化层和晶格组织结构变化,耐腐蚀性和耐磨性减弱,容易再次氧化发乌,光泽不持久。 

 被研磨表面凹凸平滑连续均匀,流动阻力小 
 同左 
 被研磨表面平滑连续性不好,凹凸部流动阻力大 

 被研磨表面无付着物 
 同左 
 被研磨表面沾附有金属粒,砂粒,研磨膏油脂等杂质 

 被研磨表面微小毛刺毛边可以很容易除去,100μm以下可以 
 根据场合工件有时不能处理 
 被研磨表面微小毛刺毛边不能除去100μm以上可以 

 被研磨表面反光性好,反射能高,正反射率超过90% 
 同左 
 被研磨表面由于杂乱反射,反射能低,正反射率60% 

 被研磨工件不产生应力变形 
 同左 
 加工后的工件产生加工应力变形 

 由于表面凹凸差小,抗疲劳强度增加10~20% 
 同左 
 容易产生疲劳强度 

 对于导电物质而言,接触面改善冷放射电弧火花不易产生导电性增加, 
 同左 
 由于毛刺毛边的影响接触面接触不佳易产生火花电弧等 
10 
 任何复杂形状的工件,线状薄板等均可研磨抛光 
 由于电流分布的影响有些形状的工件不能处理,电线接头处不能处理 
 特殊形状工件不能研磨或者很难研磨 
11 
 研磨处理时间短 
 研磨处理时间长 
 研磨处理时间长 
12 
 操作技术极其简单 
 需要相当的技术操作复杂 
 操作技术个人之间有差距 
13 
 小的工件可以大批量加工 
 工件批量生产不可以 
 工件批量生产不可以 
14 
 设备投资小 
 需要大量的设备投资和技术人力投资 
 需要一定的设备投资 
15 
 不需要电能 
 需要大量电能 
 需要电能少 
16 
 环境污染极小 
 环境污染严重 
 环境污染严重 
17 
 被研磨表面比较大的凹凸,深的划痕不能除去 
 同左 
 被研磨表面的凹凸和划痕通过一定的时间处理可以除去 
18 
 容易受工件材质影响有些材质不能处理 
 同左 
 不受任何材质影响 
19 
 大型的工件处理困难 
 大型的工件处理也比较困难 
 大尺寸的工件可以处理 
20 
 对药品的依赖性强 
 化学研磨液组分容易买到, 
 无左项缺点 
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 成本适中 
 成本高 
 成本低 
三、化学研磨反应机理 
   许多学者认为,化学研磨金属表面由于局部的浓度差、温度差以及溶解的氢离子的不均匀性在自体内产生局部电动势而形成化学溶解,而电解化学研磨是靠外部电源的作用(出现电流分布)产生局部电动势而形成化学溶解。在化学研磨和电解研磨金属表面的过程中两者最终的研磨效果有很多类似性出现,以化学自然溶解与化学阳极溶解两者而论,通常人们认为纯化学研磨与电解化学研磨的反应机理是相同的,这样考虑的立场对于进一步研究化学研磨是有着实际意义的。 

(1)          各学派的反应机理学说介绍 

    在对化学研磨反应机理的认识上,由于许多不明点依然存在,绝对统一的理论还未确定。 

1、电流分布凸凹抵抗力不同学说 

2、分子扩散速度学说 

3、局部电动势分布强弱学说 

4、机械破坏学说 

   a.由于气液分极效果,被研磨表面产生大量气泡,凸部气泡脱离时产生机械作用,表层损坏被研磨液溶解。 

   b.表面张力效果,凸部表面张力易发生变化,局部溶液层被破坏被研磨液溶解。 

5、局部化学反应活跃学说 

6、表面结晶晶格学说:晶格间的晶格差异 

7、多孔性氧化膜学说:通过膜的透过性不同    不锈钢表面研磨抛光处理

    以上各派学说之间对于化学研磨有不同的解释,但是对于金属表面的微小凸起部位优先溶解后,产生平滑的光泽表面是学者们公认的。 

(2)化学研磨机理方程式 
V= D(C o -C e ) / b 
  扩散速度:V           扩散层:b 
  扩散速度系数:D
  化学研磨液中的金属离子浓度:C o 
  金属表面上的金属离子浓度:C e   
  凹部扩散层厚:V小,反应溶解小 
  凸部扩散层薄:V大,反应溶解快

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