大卫逊工业设计基础工艺—不锈钢的表面加工工艺

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    不锈钢所具有的多种表面加工拓宽了它的应用领域--不同的表面加工使不锈钢表面各异，使其在应用中各具独到之处。

    在建筑应用领域，不锈钢的表面加工之所以重要是有许多原因的。

    腐蚀环境要求光滑的表面是因为表面光滑不容易积垢。污垢的沉积会使不锈钢生锈甚至造成腐蚀。

    在宽敞的大厅中，不锈钢是电梯装饰板最常用的材料，表面的手印虽然可以擦掉，但影响美观，所以最好选用合适的表面防止留下手印。

    卫生条件对许多行业是很重要的，例如，食品加工、餐饮、酿造和化工等，在这些应用领域，表面必须便于每天清洗，而且经常要用化学清洗剂。

    不锈钢是这方面的最佳材料，在公共场所，不锈钢的表面经常会被胡写乱画，但是，它的一个重要特性是可以将它们清洗掉，这是不锈钢优于铝的一个显著特点。铝的表面容易留下痕迹，往往很难去掉。清理不锈钢表面时应顺着不锈钢的纹路清理，因为有些表面加工的纹路是单向性的。

    不锈钢最适用于医院或其它卫生条件至关重要的领域，如：食品加工、餐饮、酿造和化工，这不仅是因为它便于每天清洗，有时还要使用化学清洗剂，而且还因为它不易滋生细菌。试验表明不锈钢在这方面的性能与玻璃和陶瓷相同。

一、不锈钢的自然外观

    不锈钢给人一种自然的坚固亮丽之感，其自然色彩柔和地反映出周围环境的颜色。

二、表面加工的基本种类

    可以用于不锈钢的表面加工大致有五种，它们可以结合起来使用，变换出更多的最终产品。

    五个种类有：轧制表面加工、机械表面加工、化学表面加工、网纹表面加工和彩色表面加工。

    还有一些专用的表面加工，不过无论指定哪一种表面加工，都应遵循以下步骤：

    1．与制造厂家一起商定需要的表面加工，最好准备一个样品，作为今后批量生产的标准。

    2．大面积使用时（如复合板，必须保证所用的基底卷板或卷材采用的是同一批次。

    3．在许多建筑应用中，如：电梯内部，尽管手印可以擦掉，但很不美观。如果选用布纹表面，就不那么明显了。在这些敏感的地方一定不能使用镜面不锈钢。

    4．选择表面加工时应考虑到制作工艺，例如：为了除去焊珠，可能要对焊缝进行修磨，而且还要恢复原有的表面加工。

       花纹板很难甚至无法满足这一要求。

    5．对于有些表面加工、修磨或抛光的纹路是有方向性的，被称为单向的。如果使用时使这种纹路垂直而不是水平，污物就不易附着在上面，而且容易清洗。

    6．无论采用哪种精加工都需要增加工艺步骤，因此要增加费用，所以，选择表面加工时要慎重。

       因此，建筑师、设计人员和制造厂家等有关人员需要对不锈钢的表面加工有所了解。通过彼此之间的友好合作和相互交流，一定会获得所期望的效果。

    7.根据我们的经验，我们不建议使用氧化铝作磨料，除非在使用过程中十分小心。最好是使用碳化硅磨料。

三、标准表面加工

    许多种表面加工一直是采用编号或其它分类方法表示、它们都被编入了有关的标准中，如："英国标准BS1449"和"美国钢铁协会不锈钢生产者委员会标准"。

四、轧制表面加工

    板材和带材有三种基本的轧制表面加工，它们是通过板材和带村的生产工艺表示的。

    No.1：经过热轧、退火、酸洗和除鳞。处理后的钢板表面是一种黯淡表面，有点粗糙。

    No.2D：比N0.1表面加工好，也是黯淡表面。经过冷轧、退火、除鳞，最后用毛面辊轻轧。

    No.2B：这是建筑应用中最常用的，除在退火和除鳞后用抛光辊进行最后一道轻度冷轧外，其它工艺与2D相同，表面略有些发光，可以进行抛光处理。

    No.2B光亮退火：这是一种反射性表面，经过抛光辊轧制并在可控气氛中进行最终退火。光亮退火仍保持其反射表面，而且不产生氧化皮。

    由于光亮退火过程中不发生氧化反应，所以，不需要再进行酸洗和钝化处理。

五、抛光表面加工

    No.3：由3A和3B表示。"

    3A：表面经过均匀地研磨，磨料粒度为80~100。

    3B：毛面抛光，表面有均匀的直纹，通常是用粒度为180~200的砂带在2A或2B板上一次抛磨而成。

    No.4：单向表面加工，反射性不强，这种表面加工可能在建筑应用中用途最广。其工艺步骤是先用粗磨料抛光，最后再用粒度为180的磨料研磨。

    No.6：是对No.4的进一步改进，是在磨料和油介质中用坦皮科抛光刷抛光No．4表面。"英国标准1449"中没有该表面加工，但在美国标准中可以查到。

    No.7：被称为光亮抛光，是对已经磨得很细但仍有磨痕的表面进行抛光。

    通常使用的是2A或2B板，用纤维或布抛光轮和相应的抛光膏。

    No.8：镜面抛光表面，反射率高，通常被称为镜面表面加工，因为它反射的图像很清晰。

    用细磨料对不锈钢连续抛光，然后再用非常细的抛光膏打磨。

    在建筑应用中应该注意的是这种表面如果用在人员流动量较大或人们经常触摸到的地方会留下手印。

    手印当然可以擦掉，但有时影响美观。

    "官方"标准和文献中描述的表面加工只是一般性的介绍，样本才能最直观地表示表面加工的种类。抛光或金属精加工厂家将提供各种表面加工的样品，用户应同他们进行讨论。

六、表面粗糙度

    轧制表面加工和抛光表面加工的分类是说明能够达到的程度，另一个有效的表示方法是测量表面粗糙度。标准的测量方法被称为CLA（中心线平均值），测量仪在钢板表面横向移动，记录下峰谷的变化幅度。CLA的编号越小，表面越光滑。从下表中的表面加工和CLA编号可以看出不同等级的最终结果。

    表面加工CLA， 微米

    2B   0.1-0.5

    2A   0.05-0.1

    2D   0.4-1.0

    3    0.4-1.5

    4    0.2-1.5

    8    0.2

    EP   基本值的1/2

    EP=电解抛光，大致可将峰谷的变化幅度减少到原表面的1/2。

七、机械抛光

    注意事项：我们应该记住，研磨操作中用砂纸或砂带进行的研磨基本上属于磨光切割操作，在钢板表面留下很细的纹路。

    我们在用氧化铝作为磨料时曾遇到过麻烦，其部分原因是压力问题。

    设备的任何研磨部件，如：砂带和磨轮等，使用前绝不能用于其它非不锈钢材料。因为这样会污染不锈钢表面。

为了保证表面加工的一致性，新砂轮或砂带应先在成分相同的废料上试用，以便同样品进行比较。

八、电解抛光

    这是一种金属清除工艺，在此工艺中不锈钢作为电解液中的阳极，通电后金属从表层除去。

    该工艺通常用于零部件的加工，因为它们的形状难以用传统方法进行抛光。

    该工艺常用于冷轧钢板的表面，因为其表面比热轧钢板的表面光滑。

    但是电解抛光会使表面的杂质更明显，特别是钛和铌稳化的材料会由于粒状杂质使焊缝区出现差异。

    小焊疤和锐棱可以通过该工艺清除掉。该工艺着重处理表面上的突出部分，优先对它们进行溶解。

    电解抛光工艺是将不锈钢浸泡在加热的液体中，液体的配比涉及到许多专有技术和专利技术。

    奥氏体不锈钢的电解抛光效果很好。

九、网纹表面加工

    不锈钢可以采用的花纹种类很多。

    使钢板具有添加花纹或网纹表面加工的优点如下：

    ①减少"金属屋面材料皱缩"（oilcan-ning），该词是一个用来描述光亮材料表面的术语，这种表面从光学角度看不平。例如：大面积的装饰板，即使经过拉伸矫直或张力拉矫也很难使表面完全平直，因而会出现金属屋面材料皱缩。

    ②网纹图案可以减少在阳光下发出的眩光。

    ③花纹板如果有轻微的划痕和小面积压痕都不太明显。

    ④增大钢板的强度。

    ⑤为建筑师提供了选择的余地。

    有专利权的图案包括布纹（用于伦敦的埃德大厦）、镶嵌图案、珍珠状和皮革纹。还可以使用波纹和线状图案。

    花纹表面特别适合于内部装饰，如：电梯镶板、柜台、壁板和入口处。

    外部应用时应考虑到使不锈钢能够通过雨水和人工冲刷清洗表面，避免有易聚集污物和空中杂质的死角，以免造成腐蚀影响美观。

十、毛面表面加工

    毛面表面加工是最常用的表面加工之一，它是在经过抛光或光亮退火的钢板表面用尼龙研磨带或刷进行抛光。

十一、喷玻璃球或喷丸

    对于内部应用，如：电梯的内部，混合表面加工很受欢迎。

    这种混合工艺是通过喷玻璃球形成无泽表面，然后通过掩饰处理，覆上塑料膜，成抛光表面加工，最后形成抛光和无泽的混合表面。

    不锈钢砂丸也可以用于类似的工艺。

    要使用的玻璃球或丸粒事先绝不能在其它材料上使用，尤其不能在碳钢上。因为碳钢的粉粒会嵌入到不锈钢表面，很容易造成腐蚀。

    陶瓷球也可以作为喷料。

十二、彩色不锈钢

    不锈钢彩色工艺是国际镍公司（INCO）70年代研制成功的，许多公司都有使用这一工艺的许可证。

    前面已经解释过，不锈钢之所以不生锈是因为它表层的情性氧化铬膜。

    彩色工艺就是利用这层膜形成指定的颜色。

    由于不锈钢利用了这层始终存在的膜，所以既不退色，也不需要像油漆一样经常维护。

    彩色不锈钢还可以进行成型处理，即使在锐弯处也不会对颜色有任何不良影响。

    关于对耐蚀性的影响，试验表明采用该工艺后耐蚀性有所增强。

    该工艺与操作时间密切相关，时间不同颜色会发生变化。颜色的变化顺序是棕色、金色、红色、紫色和绿色。

    该工艺的一大特点是它的最终外观可以反映出该材料原来的表面，即：镜面或抛光面会产生很强的金属光泽，而毛面表面加工的颜色是无光泽的。

    工艺过程：

    该工艺是将不锈钢浸泡在溶液槽中，溶液中最好是每升含250克Cr2O3，每升含490克硫酸也可以，温度范围80~85℃，浸泡时间取决于所需要的颜色，最多不超过25分钟。

    将钢板用干净的冷水漂洗后，再在室温条件下放到浓度为250克/1升氯酸和2.5克/1升磷酸的液体中进行阴极处理，时间大约为10分钟，电流密度为0．2~0．4A/dm2。

    为了防止损坏，彩色处理后立即进行硬化处理，然后在热水中进行漂洗并且干燥。

十三、混合表面加工

    彩色不锈钢上可以再加图案，所开发的专有技术包括用刚玉砂带除去"突出"部分，这样，最终的结果是将钢板的自然之美与彩色图案的色彩结合在一起。

    这种表面不容易留下手印，特别适用于室内装饰。

    抛光厂家可以提供表面加工的样品。

十四、蚀刻表面加工

    通过覆膜工艺将图案标在钢板表面，再将钢板浸在三氯化铁酸液（o级）中，将未覆膜的部分浸蚀掉，在不锈钢的表面形成美丽的图案。