不锈钢表面加工的制作方法可以归纳为6种方法,不同的表面加工方法也可组合使用,按不同工艺分为不同的轧制表面加工等级。
1. 机械法
在轧制表面加工的基础上再经机械加工如:车削、喷丸、研磨、抛光、擦光、刷光,形成不同的表面加工:
①. 喷丸处理是使喷丸(玻璃球、陶瓷球、硅砂刚玉、不锈钢珠、切断的不锈钢丝粒等)冲击(离心力或压缩空气)不锈钢表面,形成毛面无光的表面加工。
②. 研磨(以不同粒度的磨料研磨)、抛光(不同粗细的砂带抛光)、擦磨(纤维或布轮擦抛)、刷光(在磨料和油介质中用坦皮科抛光刷刷抛)形成毛面或平滑、光亮、镜面等的表面加工。在表面加工中,经常采用逐级研磨方式,初始粒度根据要去除的主要部分所需的磨料粒度进行选择。整个操作是通过粒度越来越小的轮子进行研磨,直到达到最终要求的表面为止。每换一种规格的磨料,轮子在工件上的横移方向转90℃,以便消除残留的修磨痕迹。粗磨去掉焊缝处钢渣、喷溅留下的“焊道”和变色,可用不锈钢钢丝刷清理,然后再用合适的吊轮研磨。修磨焊道时,周围的金属应采取保护措施,用纸或其他材料遮盖防止金属飞屑。可将一些湿布放在工件上吸热,减少热变形,尤其是薄工件。
粗修磨所用的硬质砂轮常用的磨料有氧化铝、碳化锆和碳化硅,粗磨的磨料粒度为20~36,精磨粒度可到60,硬砂轮的表面速度通常为1500~3000m/min。
减少砂轮研磨局部区域的热量增大对奥氏体不锈钢是非常重要的,不然会加剧热变形。金属温度低可以避免热回火色(250℃时热回火色变得明显)。
一般来说,研磨的主要目的是快速地去除金属,而抛光的重点是使表面更加平滑,研磨通常用较粗的磨料,而抛光用的磨料粒度为80或更细。表7-8为磨料粒度与表面加工粗糙度的参考值。
抛光一般是用特制形状的砂轮或砂带。抛光速度一般要比研磨速度高一些,典型的砂轮抛光速度为2500m/min,研磨的注意事项也适用于抛光。采用150~240砂带进行抛光可得到连续线条的发纹表面加工。为达到镜面抛光需用细磨料逐级抛光,最后用非常细的抛光膏抛光。
擦磨的操作一般分为两步,第一为削光擦抛,第二为带色磨光。前面抛光留下的细小划痕用削光轮擦抛,磨料不粘在磨轮上,而是转动的磨轮在切削润滑剂上蹭一下,粘些润滑剂。切削润滑剂是由细(粒度约300)的人造磨料(如:氧化铝),用硬油脂做粘合剂。它们浸透到布轮子里。带色磨光和削光擦抛的方式一样,只是润滑剂是有颜色的(如红铁粉)。表面符合要求后,用软法兰绒布沾上白石灰粉(碳酸钙粉)或白垩粉进行擦拭。
滚转抛光是磨料和摩擦相结合,有利于小部件的表面处理。
用4号抛光薄板制作工件时,需要对焊接区进行二次处理,采用以下手工操作方法可以基本与原表面一致:焊缝与原抛光纹路平行,可用砂轮磨掉焊缝,再用粒度为80和120(或150)的便携式特制砂轮进行抛光。砂轮移动的方向应与焊缝的走向一致,这样纹路与原机械抛光表面的纹路一致:如不平行,最终的手工抛光应与机械抛光的方向一致。如果接缝两侧的纹路不一致(比如:一侧与焊缝平行,另一侧与焊缝垂直),最好的办法是顺着焊缝抛光(不要横跨焊缝)。
2. 压花法
使用刻纹轧辊轧出凹凸的几何图案的压花、网纹及波纹等表面加工(一般单面压花深度为0.03mm,双面压花深度为0.2mm),除了具有艺术效果外,还有防滑、耐磨、防碰撞等效果。
3. 化学及电化学法
进行蚀刻,着色,电解抛光等表面加工。
蚀刻是采用丝网印刷技术,遮蔽不需蚀刻的部分,腐蚀(药液为氯化铁溶液)出各种花纹图案(白色无光泽表面),原板可用镜面或发纹表面加工等不锈钢板。
不锈钢着色是将不锈钢浸入热铬酸或硫酸溶液中,然后在另一种酸液中进行阴极硬化处理。基金属与热酸反应生成一层基本无色的透明薄膜,但是在光的干涉作用下显示出颜色。按照标准的时间顺序,产生的颜色为青铜色、蓝色、金黄色、红色、紫色和绿色。着色效果与着色前的表面密切相关,毛面和缎面着色后颜色无光泽,抛光表面着色后金属光泽度很高。这种彩色不锈钢不仅耐蚀性增强,不退色(耐热温度200℃),还可弯曲或轻拉伸加工。不锈钢可进行表面黑化处理,即将钢板浸泡在重铬酸钠溶液中。这是汽车行业黑化不锈钢部件(如:雨刷器)最常用的方法,太阳能聚光板和家用煤气灶三角架制造厂也使用这种方法。黑化是在不锈钢表面形成很薄的一层无光黑色氧化膜。该膜不会剥落、不退色而且耐磨性很好。
不锈钢电解抛光是去除很薄的表层,使表面有光泽。被抛光的工件在电解液中为阳极。电解不能去除表面瑕疵,如:划痕、毛刺、氧化色、锻造痕迹等,表面原有的缺陷经过电解会变得更明显,电解抛光前表面的好坏对抛光效果起着决定性的作用。电解抛光同样适用于不锈钢铸件。
4. 涂装法
进行涂层等的表面加工,有涂装后进行再加工(预涂的方法)主要用于屋顶建材(不锈钢0.3~0.8mm),还有加工后再涂装(后涂的方法)主要用于大楼外装建材(不锈钢0.3~1.0mm).涂层不锈钢是20世纪70年代开发的首先用于屋顶的材料,在不锈钢表面涂以氟树脂(耐候寿命约20年)和硅聚脂(耐候寿命约7年)的着色涂层增加了海洋环境中的耐腐蚀性,使屋顶耐久、耐污染、美观和防眩。
润滑涂层不锈钢(涂层中配有蜡)使保护膜有高润滑及深冲性,屋顶施工后接受太阳紫外线在短期内会自然消失,从而解决不锈钢保护薄膜手工剥离的处理。
在不锈钢表面涂覆绝热的发泡聚脂橡胶树脂,并在涂料内混入金属粉具有导电性,可进行点焊,此板用于冷藏输送车和冷藏库的内外装潢。
具有高分子聚脂系涂料的不锈钢用于厨房壁板、冰箱等耐污染和耐洗涤用途。在透明涂层中配入珍珠色彩的透明涂层不锈钢用于家电用具外壳。
5. 电镀与蒸镀法
在不锈钢表面电镀一层耐磨、耐蚀的镀层用于艺术品和装饰,常见有镀铬、镀镍。电镀不锈钢(多为铁素体)也可作屋顶建材如镀铝、镀锌、镀铜等表面加工。另有蒸镀钛的表面加工。电镀后可再加透明涂层以提高耐蚀性。
镀铝不锈钢在盐的环境下具有优良的耐蚀性,可作为汽车排气系统材料和消音器材料,由于热反射强还用于屋顶。镀锌不锈钢作屋顶材料呈现黑灰屋瓦的效果并耐大气腐蚀。镀铜不锈钢作屋顶材料耐腐蚀并因铜绿具有豪化美丽的颜色。
利用离子蒸镀TiN/TiCN不锈钢表面呈金色、黑色、青色及褐色等,用于建筑装饰、日用器具、艺术品,表面硬度高,不易刮伤和易维护。