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不銹鋼具有耐蝕、耐磨等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航 天、海洋、核能和石化等領(lǐng)域[1-2J 。隨著人民生活水 平的不斷提高，人們對不銹鋼制品的需求量日益擴大，對其麥廚色彩的要求也在不斷提高陽。不銹鋼 著色技術(shù)的開發(fā)與研究滿足了這一需求，該技術(shù)可 使不銹鋼表面形成各種不同色彩的著色層，且其耐 蝕性和耐磨性優(yōu)良。不銹鋼表面的微觀結(jié)構(gòu)對著色 層的結(jié)合力、色彩的均勻性和制品的粗糙度有顯著 的影響，因此，正確的前處理是獲得具有優(yōu)質(zhì)著色層 的不銹鋼制品的必要條件。
不銹鋼表面往往有一層灰色的氧化膜或毛刺， 需對其進行拋光處理，通常采用機械拋光、化學(xué)拋光 及電化學(xué)拋光等。機械拋光是對不銹鋼表面進行整 平處理的機械加工過程。機械拋光的整平性較好， 但其具有勞動強度大、光澤保持時間不長、復(fù)雜件無 法加工等缺點，因此，只適用于簡單的中小件產(chǎn) 品刊。下面將重點介紹不銹鋼的化學(xué)拋光、電化學(xué) 拋光和復(fù)合拋光。
1 化學(xué)拋光
化學(xué)拋光是不銹鋼表面在化學(xué)拋光液中的化學(xué) 浸蝕過程。不銹鋼表面上微觀凸起處在化學(xué)拋光液 中的溶解速率比微觀凹下處的大得多，結(jié)果逐漸被 整平而獲得平整、光亮的表面。
1.1 化學(xué)拋光液的主要成分和典型工藝 不銹鋼化學(xué)拋光液大都含有腐蝕劑、氧化劑、添加劑(如黠度調(diào)節(jié)劑、酸霧抑制劑、光亮劑等)和水。 腐蝕劑是主要成分，如果不銹鋼在溶液中不能溶解， 拋光便不能進行;氧化劑和添加劑可抑制腐蝕過程， 使反應(yīng)朝有利于拋光的方向進行;水對溶液的濃度起調(diào)節(jié)作用，便于反應(yīng)產(chǎn)物的擴前3610
目前，國內(nèi)外的不銹鋼化學(xué)拋光液基本可分為 王水型溶液、硫酸型溶液、磷酸型溶液、醋酸型和過 氧化氫型溶液等[7 J 。
(1)王水、郭賢烙等研究了不銹鋼低溫化學(xué)拋光工藝， 其拋光液組成及工藝條件為:鹽酸 120160m L/L ，硝酸 50 60 mL/ L ，磷酸 90 120 mL/ L ，添加劑 16 20 mL/ L ，抑制劑 8 10 mL/L ，緩蝕劑 812 mL/ L，水余量，50 70 oC ，46 min。以該工 藝對不銹鋼進行化學(xué)拋光，可獲得光亮的表面。姚 慶峰等問研究了不銹鋼室溫化學(xué)拋光工藝，其拋光 液組成及工藝條件為:鹽酸 120 180 mL/ L ，硝酸15 35 mL / L，磷酸 25 50 mL/ L ，復(fù)合緩蝕劑 15 g / L ，光亮劑 35 g / L ，水溶性聚合物 2040g/ L ，15 40 oC ，12 48 h。以該工藝對各種奧氏體 不銹鋼進行化學(xué)拋光，可獲得滿意的拋光效果。Oda N 等研發(fā)了一種不銹鋼化學(xué)拋光工藝， 其拋光液的組成為:磷酸 145 580 g / l，硝酸 1785 g / L ，鹽酸 16 80 g / L，磺基水楊酸 1 10 g / L，
以及少量的水榕性高分子、芳香族氨基化合物、表面活性劑、木質(zhì)素磺酸等。以該工藝對不銹鋼進行化 學(xué)拋光，取得了良好的拋光效果。Muld等在 鹽酸-硝酸體系化學(xué)拋光液中加入了一種季鍍鹽類 表面活性劑，大大提高了拋光效果。
王水型溶液的特點是鹽酸的濃度高，對不銹鋼 有很強的腐蝕性，對于去除其表面的氧化物有很好 的效果;但該、溶液容易過腐蝕金屬，使其表面鈍化， 反而起不到拋光效果，不適用于光亮不銹鋼表面的微整形。
(2) 硫酸型溶液 周永璋等[5J研究了不銹鋼化學(xué)拋光工藝，其拋光液組成及工藝條件為:硫酸 20 % 30 % ，硝酸3 %6 % ，添加劑 3 %6 % ，水余量，60 70 oC ，
35 min o 以該工藝對不銹鋼進行化學(xué)拋光，取得 了較好的拋光效果，且成本較低。硫酸型溶液具有 較強的鈍化能力，為了保證反應(yīng)的正常進行，必須加 入其他助劑;同時零件必須在濃鹽酸中活化，若清洗 效果不好，便會很快產(chǎn)生一層灰色的氧化膜。
(3) 磷酸型溶液
姚穎悟等研發(fā)了一種磷酸體系的元煙不銹 鋼化學(xué)拋光工藝，其拋光液組成及工藝條件為:磷酸120 mL/ L，硝酸鈾 60 g/L，鹽酸 60 mL/ L，添加劑15 mL/L，60 oC ，m3 in o 以該工藝對 304 不銹鋼 進行化學(xué)拋光，取得了良好的拋光效果。朱立群 等[18J 提出了一種 3Cr13 不銹鋼化學(xué)拋光工藝，其拋 光液組成為:磷酸 100120 mL/ L，硫酸 80 mL/ L， 氯化鈾 40 g/L，硝酸鈾 90110 g / L，表面活性劑 J10 g/L，緩蝕劑 H 6 g/L，穩(wěn)定劑 C 25 g/L，光亮劑B 25 g/L。采用該工藝對不銹鋼進行拋光，可獲得 較好的拋光效果。
(4) 醋酸型和過氧化氫型溶液
筆者在實驗室針對 201 及 304 不銹鋼，研發(fā)了一種醋酸型化學(xué)拋光工藝，其拋光液組成及工藝條 件為:醋酸，硫酸，表面活性劑，水，50 60 oC ，5 8 mm。采用該工藝對 201 及 304 不銹鋼進行化學(xué)拋 光，可取得較好的拋光效果。陳步榮等[19J 研究了不 銹鋼常溫化學(xué)拋光工藝，其拋光液組成及工藝條件 為:雙氧水 2300 mL/ L，鹽酸 2300 mL/ L，添加劑 20 30 mL/ L，水 200 mL/ L。該工藝具有配方簡單且成本較低等優(yōu)點。 醋酸對不銹鋼的腐蝕很微弱，拋光效果不佳;過氧化氫對不銹鋼也沒有腐蝕能力，經(jīng)常和王水、氫氟酸或鹽酸混合使用才能產(chǎn)生拋光效果，且過氧化氫容易分解，溶液需要經(jīng)常調(diào)整 oJ 。
1.2 環(huán)保型化學(xué)拋光工藝 環(huán)保型化學(xué)拋光工藝的發(fā)展方向為:一是采用無毒或低毒性物質(zhì)作為拋光液的主要成分，如草酸、 雙氧水、擰穰酸等;二是盡量選擇高效的拋光液成 分，減少藥品的用量。
蘇靜康研發(fā)了一種不銹鋼酸洗拋光工藝，其 拋光液組成及工藝條件為:擰棱酸(或草酸)180200 g/L，硫腮 10 15 g/L，OP-10 乳化劑 1015mL/ L，50 65 oC，35 min。采用該工藝能使不銹 鋼表面潔凈、光亮，解決了因拋光或電解引起的表面 泛白、發(fā)花等現(xiàn)象，特別是水跡大大減少。
牟培興研究了手表軸齒的化學(xué)拋光工藝，其拋光液組成及工藝條件為:草酸 12.5 g/L，雙氧水62 mL/ L，硫酸 0.1 g/L，滲透劑 T 5 mL/ L，50 oC，15 20 50 經(jīng)化學(xué)拋光后的手表軸齒再進行滾拋， 能提高其精飾質(zhì)量，達(dá)到產(chǎn)品的質(zhì)量要求。
化學(xué)拋光具有投資少、適用于復(fù)雜件、速率快、 效率高、耐蝕性好等優(yōu)點;但其同時具有光亮度差、 有氣體溢出、需要通風(fēng)設(shè)備、加熱困難等缺點。因 此，化學(xué)拋光適用于復(fù)雜件、小零件及光亮度要求不 高的產(chǎn)品歸。
2 電化學(xué)拋光
電化學(xué)拋光是以被拋光工件作為陽極，不溶性金屬或惰性導(dǎo)體作為陰極，兩電極同時浸入特定的 電解液中，通直流電而產(chǎn)生有選擇性的陽極溶解，達(dá) 到整平金屬 表面并使之產(chǎn)生金屬光澤 的加 工過程。
2.1 電化學(xué)拋光液的典型配方
電化學(xué)拋光液的作用是顯著提高不銹鋼表面的光亮度及整平性，其主要有磷酸硫酸體系和 銘酸-磷酸體系。目前使用較多的是磷酸-硫酸體 系，其配方比例對拋光效果有重要影響。
電化學(xué)拋光液的組成及工藝條件為:磷酸 600mL/ L，硫酸 300 mL/ L，甘油 30 mL/ L，糖精 1g/ L，陽極電流密度 30 60 A / dm2 ，58 min。磷酸 是保證電化學(xué)拋光正常進行的主要成分，其體積分 數(shù)過高時，教度提高，減緩整平速率;其體積分?jǐn)?shù)過 低時，活化傾向大，鈍化傾向小，導(dǎo)致不銹鋼表面出 現(xiàn)不均勻腐蝕。硫酸是活化劑，其體積分?jǐn)?shù)過高時， 不銹鋼表面出現(xiàn)過腐蝕;其體積分?jǐn)?shù)過低時，不銹鋼 表面出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻腐蝕。磷酸與甘油能形成 C3 H5 (OH) 2 P04 配位物，這種配位物的金屬衍生物可以形成復(fù)雜的磷酸鹽膜，能防止電化學(xué)拋光液對不銹鋼在不通電條件下的腐蝕。
Leonardo S 等用一種原著色溶液對 304 不 銹鋼進行電化學(xué)拋光，其拋光液組成及工藝條件為: 三氧化鉛 2 . 5 mol / L，硫酸 5.0 mol/L，25 A/ dm2 ，45 .C ，10 min。以該工藝拋光后的不銹鋼表面均 勻，幾乎沒有任何粗糙的痕跡。
李廣武等采用在磷酸-硫酸體系中添加高分 子聚乙二醇的電化學(xué)拋光工藝，其拋光液組成及工 藝條件為:磷酸 500 g/ L，硫酸 130 g/ L，聚乙二醇130 g/ L，甘油 30 g / L，陽極電流密度 815A/ dm2 ，75 95 .C 。研究結(jié)果表明:聚乙二醇能有 效地形成黠膜，顯著提高不銹鋼電化學(xué)拋光的效果。
郭賢烙等[叫研究了工藝條件對電化學(xué)拋光質(zhì)量的影響，確定了拋光液組成及工藝條件為:磷酸300 mL/ L，硫酸 180 mL/ L，錨西 10 g / L，添加劑12 mL/ L，陽極電流密度 70 A/ dm2 ，40 50 .C ，58 min，S陰飯 :S陽極 =2: 1 ，陰極材料采用不銹鋼。
Chi C L 等[叫研究了甘油的質(zhì)量濃度、溫度及 電流密度對不銹鋼表面粗糙度的影響，并提出了一 種通過這三種因素控制拋光質(zhì)量的機理。拋光液由 混酸和甘油分別以體積比為 75 : 25 和 65 : 35 兩種 比例組成，溫酸由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 85 %的濃磷酸和質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為 97 %的濃硫酸預(yù)先握合而成。研究結(jié)果表 明:高溫容易使拋光表面變得粗糙，甘油的質(zhì)量濃度 對拋光質(zhì)量有重要的影響。
2.2 環(huán)保型電化學(xué)拋光工藝
目前，研究人員已研制出無錨、甚至無磷的電化學(xué)拋光工藝[30-3 I J :硫酸 50 %，甘油 40 % ，水 10 % ， 陽極電流密度 21000 A/ dm2 ，8900 .C ，130 mm。以該工藝對不銹鋼進行電化學(xué)拋光，可獲得 較好的拋光效果;但調(diào)整再生較難，適用于 1Cr13 ，2Crl3 馬氏體錦鋼的拋光。
姚穎悟等[ 17] 研發(fā)了一種擰棱酸-硫酸型電化學(xué) 拋光液，其配方為:擰攘酸 203000 g / L，硫酸 80180 mL/ L，甘油 40 80 mL/ L，添加劑 20 mL/ L，陽 極電流密度 2450 A/ dm2 ，6800 .C ，64 min，陰極為鉛板。添加劑的主要成分為烏洛托品、糖精 和一種有機鹽。實驗發(fā)現(xiàn):拋光后的不銹鋼表面光 亮度高，拋光效果好，并能提高不銹鋼的耐蝕性能。 李異[切]研制了一種環(huán)保型電化學(xué)拋光液，其配方為:高氯酸 8 %10 % ，冰乙酸 90 %92% ，添 加劑少量，陽極電流密度 1300 A/ dm2 ，室溫，35 min。該配方不使用磷酸和錦廚，是全新的環(huán)保型電化學(xué)拋光工藝，且溶液保養(yǎng)和維護簡單，處理成本低，上光速率快，拋光表面光亮、均勻。 電化學(xué)拋光具有光澤保持時間長、工藝穩(wěn)定、污染少、成本低、耐蝕性好、生產(chǎn)效率高、拋光液可連續(xù) 使用等優(yōu)點fn] ; 但其同時存在復(fù)雜件要工裝及輔助 電極，大量生產(chǎn)需要降溫設(shè)施等缺點。電化學(xué)拋光適用于高檔產(chǎn)品、出口產(chǎn)品及有公差產(chǎn)品等，易操作 控制，值得推廣使用問。
3 復(fù)合拋光
傳統(tǒng)不銹鋼拋光液中大都含有錯酸、氫氟酸、硝 酸等毒性較大的物質(zhì)，同時采用高溫酸洗去除氧化 物，便成本增加。曾祥德[34] 介紹了一種將酸洗、化 學(xué)拋光及電化學(xué)拋光融為一體的環(huán)保型不銹鋼拋光 工藝，并稱之為粗拋、細(xì)拋、精拋組合工藝。
(1)粗拋:即預(yù)拋，將磷酸與硫酸組合使用，在 室溫下能很好地去除不銹鋼表面的氧化物，且成本 較低。其拋光液組成及工藝條件為:磷酸 290370mL/ L，硫酸 150250 mL/ L，水 380560 mL/ L，室溫，5 10 min。
(2) 細(xì)拋:即化學(xué)拋光，在化學(xué)拋光液中加入雙 氧水，可去除不銹鋼表面難溶于粗拋液的氧化物，使 不銹鋼表面獲得銀白色的鏡面光澤。其拋光液組成 及工藝條件為:磷酸 250340 mL/ L，硫酸 180220 mL/ L，雙氧水 60 100 mL/ L，ZP-1 穩(wěn)定劑 3050 mL/ L，ZP 緩蝕劑 10 20 mL/ L，水 270 470mL/ L，室溫，5 10 min。
(3) 精拋:即電化學(xué)拋光，精拋后的不銹鋼表面潔凈、光亮，且在金屬表面形成的保護膜能提高不銹 鋼的耐蝕性能，制品經(jīng)久耐用，不會褪色。其拋光液 組成及工藝條件為:磷酸 300 350 mL/ L，硫酸 180220 mL/ L，聚乙二醇 48 g/ L，ZP 緩蝕劑 1020 mL/ L，水 470550 mL/ L，陽極電流度 O. 51.0 A/ dm2 ，室溫，510 min ，陰極材料為鉛板。 該工藝將粗拋、化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光融為一體，形成組合工藝，具有洛液組成簡單、無污染、壽命 長、能耗低、質(zhì)量好等優(yōu)點。
4 結(jié)論
隨著不銹鋼產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和金屬表面處理技 術(shù)的不斷進步，人們對不銹鋼的表面預(yù)處理提出了 更高的要求，既要價廉高效，又要環(huán)保無污染。電化 學(xué)拋光具有穩(wěn)定可靠的拋光效果，將在很長一段時 間內(nèi)被廣泛應(yīng)用;而化學(xué)拋光具有較強的可操作性
