不銹鋼表面機械拋光與化學拋光技術分析

 隨著經濟的迅猛發(fā)展，我國已成為全球第二大經濟體，同時我國也正在成為世界制造業(yè)大國，許多機械零部件經過機加工及最終產品都需要經過一步拋光才能最終投入使用。表面拋光技術的先進程度很大程度上決定了機械產品的質量和外觀。隨著科學技術的發(fā)展與進步，以及全球化進程的日益加劇，市場對產品的要求也愈加苛刻。表面拋光技術作為零部件表面加工工序中的關鍵工序之一也受到了市場的嚴格考驗。因此，如何根據當前機械加工行業(yè)的發(fā)展要求改良傳統(tǒng)拋光工藝，并以此為基礎開發(fā)更加先進的表面拋光技術，是擺在行業(yè)工程研究人員面前的重要課題。

 金屬表面拋光技術，又稱表面平整技術，在整平程度的要求更高的情況下則稱鏡面加工技術。表面拋光技術是隨著人類的生產活動和生活需要逐漸發(fā)展起來的。隨著生產的發(fā)展和科技的進步，之前的手工拋光操作基本上已由機械操作代替，并逐步完善。隨著科學技術的進步與發(fā)展，新的拋光技術又持續(xù)被創(chuàng)造出來，形成了目前可根據不同的要求選擇不同表面拋光技術的情況。經過表面拋光的工件或產品，不只美觀性及裝飾性能上得到了提高，而且材料表面的耐蝕、耐磨性能得到了改善。因此，表面拋光技術不僅在基礎領域，例如家用電器、電子設備、光學元件、儀器儀表等領域使用，而且在特種領域，例如石油化工設備、航空航天、建筑材料等領域也有廣泛的使用。拋光不僅可以作為材料或零件的最終處理工序得到光亮或具有裝飾性的產品，而且可用于電鍍、化學鍍和涂飾前的預處理。表面拋光的水平會直接影響到產品性能及外觀的評定，而且對工件后處理的質量和性能有直接的影響。

 金屬表面拋光的方法多種多樣，在工業(yè)生產中使用較多的只有機械拋光、化學拋光和電化學拋光三種。這三種方法在長期的使用中不斷改進、提高與完善，可適用于不同條件和要求的拋光，在保證產品質量的同時可以保證相對較高的生產效率、較低的生產成本。其余的拋光方法有些是從這三種拋光方法中衍生出來的，有些只能用于特殊材料或特種加工，這些方法較難以掌握、成本較高等。

一、不銹鋼機械拋光技術

 機械拋光利用切削、研磨使材料表面塑性變形，從而壓低被拋光面的凸出部分向凹處填平使得表面粗糙度減小變得平滑，改善材料的表面粗糙度，使其表面光亮美觀或為后續(xù)加工（化學鍍、電鍍、涂飾）做準備。目前，機械拋光大部分還是使用機械輪拋光、皮帶輪拋光等陳舊的方法，尤其是在電鍍行業(yè)，因其設備簡單，操作容易，能加工各種形狀的小型工件。

 除了一些勞動密集型企業(yè)及手工作坊或小車間繼續(xù)使用手工活拋光輪進行工件拋光外，需要對大型工件進行表面處理的企業(yè)，已經逐漸推廣使用成批拋光方法。成批拋光就是將成批零件和磨料按照一定比例，和含有化學促劑的溶液放進滾筒或振動機內，讓他們在三維空間內運動、相互摩擦碰撞和利用化學介質的作用，材料周邊的毛刺被磨掉，達到拋光的目的。成批拋光后光澤稍差，但較均勻，而且可以一次性處理大批零件，效率高，勞動強度低，成本低，質量穩(wěn)定，適用于各種不同形狀的零件拋光。

 成批拋光包括普通拋光、旋轉拋光、離心滾光、離心盤拋光、振動拋光和旋轉拋光。據資料介紹，還有化學加速離心拋光、往復式拋光、振動加旋轉拋光等方法，由于這些方法的操作較為復雜并未大量應用，還需不斷完善。成批拋光工藝的好壞取決于設備的設計是否合理，良好的工藝應使設備在振動或旋轉運動中，可以對工件表面進行全方位的有效的磨削，得到光亮的表面。同時，要根據被加工零件的材質及最終要求來確定磨削介質的材料及尺寸。金剛砂因其較高的硬度、磨削效果好，是使用較多的磨削材料。其他的磨削材料有大理石、天然花崗巖、麻石、石灰石等。成批拋光法大部分采用濕法拋光，與干法拋光相比，具有環(huán)保及產品質量好等優(yōu)點。濕法拋光中使用的化學促劑，常用的有角皂粉、肥皂液、洗衣粉及表面活性劑等。要根據被加工零件的材質選擇合理的化學促劑才能達到最佳的效果。

 上述各種拋光工藝得到的拋光面的光潔程度并不太高，要提高零件的光潔度還要使用特別的磨具，在研拋液的作用下，緊緊壓在被處理工件的表面上，并作高速旋轉運動，加工零件隨著工作臺做縱向的往返運動，讓磨具在材料表面上做復雜而均勻的運動，從而達到研磨、拋光的目的，這就稱為超精拋研技術。

二、不銹鋼化學拋光技術

 化學拋光已普遍應用于各種表面處理領域，如零件電鍍涂飾前的預處理，鋁型材氧化著色前的預處理。特別是大型的零件或外殼的表面處，在既不能用機械輪或內圓筒機械拋光的情況下，更顯示出它的重要性。因此，這種拋光方法可以不用復雜的設備就能同時處理各種形狀復雜的零件，同時工作效率高、成本低廉。化學拋光最關鍵問題就是拋光液的制備。不同的加工材料需要不同的拋光液[51]。金屬材料在特定配比的氧化劑、腐蝕劑、添加劑組成的拋光液中浸蝕，發(fā)生反應后，表面變得光亮潔凈。這是由于金屬表面不均勻的膜在拋光液中形成的黏性膜使金屬表面溶解的速度不均勻，凸出部分溶解速度大于凹處的溶解速度，從而降低表面的粗糙度，使得金屬表面變得平整而光亮。拋光液需要滿足下列要求：被拋光材料可在拋光液中均勻溶解，且溶解后的產物能夠輕易得分離或清除；拋光過程中，被拋光金屬表面的溶解過程要平緩而且容易控制；拋光液需要有一定的黏性，且本身穩(wěn)定性較強，不會輕易變質或分解，不會對拋光設備進行腐蝕?；瘜W拋光液分為堿性和酸性兩種，主要組成有腐蝕劑、光亮劑、緩蝕劑、煙霧抑制劑和水等。腐蝕劑起到溶解作用，把金屬表面凸出部分進行溶解；光亮劑可提高表面的光亮度；緩蝕劑起到緩蝕作用，對溶解過程起到抑制作用，使化學反應過程進行的不會太快或者太劇烈，確保拋光面的幾何尺寸，合適的緩蝕劑應較多的分布在表面的凹處，使凸出部分先溶解；在拋光過程中容易產生煙霧，煙霧抑制劑能減少或抑制煙霧的產生，從而保護操作人員的安全。目前化學拋光發(fā)展的主要方向是尋找更合適的拋光液配方達到更好的拋光效果，另外也要研究多功能多用途的通用型拋光液，從而在一種拋光液內可以同時進行材料表面的除油、除銹、除膜、拋光或者一種拋光液可處理多種不同材料的零件表面。

 有學者認為化學拋光和電拋光的原理相似，可以把金屬的拋光看做金屬表面的平滑化和光亮化兩個過程。平滑化是為了消除金屬表面幾何形狀的不平整，在拋光過程中依靠在金屬表面凹凸部位形成的黏膜厚度不同而實現(xiàn)。光亮化是指由于金屬結晶學上的各向異性而引起特定晶面選擇性溶解，它取決于金屬表面上的氧化膜的不斷生成和溶解。也有人稱這種理論為雙成膜理論。

 化學拋光有以下的特點：

 ①. 化學拋光適合處理大型的建筑型材或復雜形狀的大型零部件，而且可以同時處理很多較小的零部件，處理效率高，拋光處理能力大。

 ②. 化學拋光設備簡單，無需直流電源和掛具，可以根據處理零件數(shù)目的多少來設計建造，造價低廉。

 ③. 拋光后的工件，表面粗糙度均勻一致，要比機械拋光和電化學拋光效果好。

 ④. 化學拋光勞動強度小，無噪聲和粉塵污染。

 ⑤. 需在化學拋光前，對工件進行徹底清洗。

 ⑥. 拋光溶液消耗量較大，壽命短，循環(huán)利用困難。