不锈钢材料表面工艺处理方案

不锈钢材料表面工艺处理方案 材料的选用和非喷涂性表面处理 针对我司现正在研发中的不锈钢产品 在生产测试时所出现的外观不良现象 做出的问题分析和控制方法 前期用443 YH21CT 不锈钢制作的LCD户外广告机柜 在制作完成后的测试过程中 发现产品外表面颜色发暗 无光亮感 焊接 未打磨 位置锈蚀严重 对我司产品的外观品质带来很大影响 通过对问题点的初步分析 可能发生以上问题的原因有 所用材料 443不锈钢 防腐蚀性稍差 不适合做户外非喷涂性产品 焊接工艺有问题 焊接处有渗碳 续而引发生锈 晶间腐蚀 表面太过粗糙 打磨 抛光未将表面有害物质清除 表面沉积生成物引发局部生锈 一 不锈钢材料的选型 1 我司对所选不锈钢的基本要求 加工性能好 要求材料的可切削性 成型性 焊接性能优异 抗腐蚀性强 能够抵御外界各个环境的各种腐蚀性物质 满足在长时间内不会腐蚀 价格低廉 在能够满足以上两种要求的同时 选用价格较便宜的材料 现主要存在的问题点 材料的加工性能暂未对我司现有的加工造成影响 但产品的生锈和腐蚀是我司目前难以解决的问题 所以 产品的防腐蚀能力是现在的重点处理内容 现对几种抗腐蚀等级按适用环境的不同做几种分类 经验表明 大气的腐蚀程度因地域而异 为便于说明 建议把地域分成四类 即 乡村 城市 工业区和沿海地区 乡村是基本上无污染的区域 该区人口密度低 只有无污染的工业 城市为典型的居住 商业和轻工业区 该区内有轻度污染 例如交通污染 工业区为重工业造成大气污染的区域 污染可能是由于燃油所形成的气体 例如硫和氮的氧化物 或者是化工厂或加工厂释放的其它气体 空气中悬游的颗粒 像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加 沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域 但是 海洋大气可以向内陆纵深蔓延 在海岛上更是如此 盛行风来自海洋 而且气候恶劣 例如 英国气候条件就 是如此 所以整个国家都属于沿海区域 如果风中夹杂着海洋雾气 特别是由于蒸发造成盐沉积集聚 再加上雨水少 不经常被雨水冲刷 沿海区域的条件就更加不利 如果还有工业污染的话 腐蚀性就更大了 3 针对产品防腐蚀性的基本要求 提供几款不同型号的不锈钢材料做对比选择 430JIL不锈钢 材料添加了Cu Nb等元素 其耐腐蚀性 成形性 焊接性及耐高温氧化性良好 主要应用于建筑外部装饰材料 汽车零件 冷热水供给设备 属铁索体不锈钢 价格相对奥氏体不锈钢便宜 439不锈钢 439钢种是在普通铁素体材料 430 的基础上降低C的含量 同时加入Ti等稳定化元素 使该钢种的耐晶间腐蚀性 成型性和焊接性均有所提高 其与304钢种 相比 虽延伸率较低 30 左右 但强度 耐腐蚀性相当 且耐腐蚀性优于200系列材料 443不锈钢 YH21CT 443CT是JFE首次开发的 其功能与304不锈钢相似 可以替代304不锈钢的产品 实测性能稍差304 443CT的铬含量为20 23 具有和SUS304同样优异的抗腐蚀性 和出色的成形性 价格比304不锈钢便宜 但还未得到业界的广泛应用 我司在试验阶段发现此材料暂时还曾在一些难以克服的问题 304不锈钢 304L不锈钢 304不锈钢是应用最为广泛的一种铬 镍不锈钢 具有良好的耐蚀性 耐热性 低温强度和机械特性 在大气中耐腐蚀 如果是工业性气氛或重污染地区 则需要及时清洁以避免腐蚀 适合用于食品的加工 储存和运输 304L不锈钢是碳含量较低的304不锈钢的变种 用于需要焊接的场合 较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少 而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀 焊接侵蚀 316不锈钢 316L不锈钢 316不锈钢 18Cr 12Ni 2 5Mo 因添加Mo 故其耐蚀性 耐大气腐蚀性和高温强度特别好 可在苛酷的条件下使用 316和317型不锈钢含有铝 因而在海洋 和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢 可应用于海水里用设备 化学 肥料等腐蚀性较强生产设备 或食品工业 沿海地区设施 316不锈钢具有良好的焊接性能 可采用所有标准的焊接方法进行焊接 焊接时可根据用途 分别采用316Cb 316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接 为获得最佳的耐腐蚀性能 316不锈钢的焊接断面需要进行焊后退火处理 316L不锈钢是碳含量较低的316不锈钢的变种 如果使用316L不锈钢 不需要进行焊后退火处理 其它性能与316相同 二 产品在加工中的控制 小知识 不锈钢为什么耐腐蚀 所有金属都和大气中的氧气进行反应 在表面形成氧化膜 不幸的是 在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化 使锈蚀不断扩大 最终形成孔洞 可以利用油漆或耐氧化的金属 例如 锌 镍和铬 进行电镀来保证碳钢表面 但是 正如人们所知道的那样 这种保护仅是一种薄膜 如果保护层被破坏 下面的钢便开始锈蚀 不锈钢的耐腐蚀性取决于铬 但是因为铬是钢的组成部分之一 所以保护方法不尽相同 在铬的添加量达到10 5 时 钢的耐大气腐蚀性能显著增加 但铬含量更高时 尽管仍可提高耐腐蚀性 但不明显 原因是用铬对钢进行合金化处理时 把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物 这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面 防止进一步地氧化 这种氧化层极薄 透过它可以看到钢表面的自然光泽 使不锈钢具有独特的表面 而且 如果损坏了表层 所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理 重新形成这种 钝化膜 继续起保护作用 因此 所有的不锈钢都具有一种共同的特性 即铬含量均在10 5 以上 1 不锈钢在一定的条件下也会生锈的不锈钢设备制作过程中会出现表现损伤 缺陷以及一些影响表面的物质 如 粉尘 浮铁粉或嵌入的铁 热回火色和其它氧化层 锈斑 研磨毛刺 焊接引弧斑痕 焊接飞溅 焊剂 焊接缺陷 油和油脂 残余粘合剂和油漆 粉笔和标记笔印等 绝大多数都是因为忽略了它们的有害影响而不重视或做得不好 但是 它们对氧化保护膜有着潜在的危害 保护膜一旦被损坏 被减薄或用其它方法使之改变 下面的不锈钢就会开始腐蚀 腐蚀一般不是遍及整个表面 而是在缺陷处或其周围 这种局部 腐蚀通常会为点蚀或缝隙腐蚀 这两种腐蚀会向深度和广度发展 而大部分表面不受侵蚀 所以 不锈钢产品的加工工艺和方法也是保证其防腐蚀能力的重要因素 思考 我们该如何控制 2 现对几个影响较大的重点加工工序做些说明 及加工注意事项 焊接 铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素 奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下 铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果 但在经过高温焊接后 热影响区中的晶界上有铬的碳化物析出时会极易生成贫铬层 指铬含量降低的区域 而贫铬层区域将在以后产品的使用过程中易产生晶间腐蚀 成为产品腐蚀的根源 加工时应注意以下几点 选用低碳 C 0 03 的不锈钢型号 或添加钛 铌的不锈钢型号做产品基材 选用低碳焊丝做为焊接添加剂 可选用与基材同种牌号的焊丝 焊接时尽量采用同种牌号的不锈钢板材 焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈 油 水份 油漆等脏污 建议先清洗再焊接 采用氩弧焊接方式 焊接时尽量不要息弧 对于长焊缝而无法保证不息弧时 应避免焊接引弧斑痕 焊工在金属表面引弧时 会造成表面粗糙缺陷 保护膜受损 留下潜在的腐蚀源 焊工应在已经焊好的焊 道上或在焊缝接头的侧边引弧 然后将引弧痕迹熔入焊缝中 不要产生焊渣飞溅 飞溅物落在产品表面上会产品有影响 焊缝大小适当 避免焊接反面无气体保护而渗碳 采用低电流焊接 避免高温影响材料的物理性改变 焊接后进行热处理 以达到析出的碳化物平均分散 降低腐蚀的机率性 焊接后清除焊渣 除掉焊渣时应使用不锈钢刷 打磨 抛光 打磨 抛光是焊接后的一项重要处理工艺 产品打磨后表面的粗糙度直接影响到产品的抗腐蚀能力 粗糙表面能够成为发生腐蚀和沉积生成物的发源地 所以 产品表面越光滑 其抗腐蚀性越强 相反 则抗腐蚀性越差 为了将产品腐蚀的机率降到最低 提出以下几项意见 先用粗砂轮打磨焊渣后 再用细砂轮磨光 最后再抛光 拉丝 为了防止工艺润滑剂或生成物和污物积留 必须对划痕和其它粗糙表面进行机械 打磨 清理 在任何表面上 游离铁都会生锈并使不锈钢产生腐蚀 所以 打磨前应清理打磨片 轮 防止游离铁吸附在不锈钢表面造成影响 有些焊接区域无法打磨的 而焊接色斑又必须清除 主要针对产品焊接反面位置 可用焊斑清洗膏擦拭掉 或用清洗液浸泡清洗 抛光也应该由先粗抛 后精抛的先后顺序来操作 主要还是以消除产品表面难以看见的凹坑 缺陷为目的 抛光过程中 抛光轮注意要经常打腊 以清洁抛光轮上的残留物 完全消除表面粗糙问题后 再进行浅拉丝处理 拉丝后 的表面用手触摸 尽量不要让其有明显手感 只能看见拉丝纹 产品打磨 抛光 拉丝工序都完成后 建议增加钝化工艺 既清洁产品表面脏污 抛光后的粉尘 又可起钝化作用 在包装前采用 滑石粉 来擦拭产品外表面 可起到部份保护作用 滑石具有润滑性 抗黏 助流 耐火性 抗酸性 绝缘性 熔点高 化学性不活泼 遮盖力良好 柔软 光泽好 吸附力强等优良的物理 化学特性 三 总结说明 按我司的LCD户外广告机柜的外观要求 从以上选出一款比较合适的不锈钢材料 并针对此款材料的加工难点 列出各环节加工注意事项 选用304L型不锈钢材料 此种材料与304不锈钢各方面性能一样 304材料的各方面性能偏优 适用各个场所的广泛应用材料 对其性能的了解居多 304L与304相比 其防晶间腐蚀效果更好 可有效解决焊接生锈问题 焊接前清洗焊接位置的油污 脏污 可焊前钝化处理 在焊接时选用316L焊丝 此型号焊丝为低碳防蚀效果较好的材料 以上介绍316L材料时有描述 满焊时尽量采用低电流焊接 防止高温碳化物析出 T1 0 2 0mm厚的材料 电流控制在45 75A以内 焊接时 溶渣中不允许有气孔 满焊时不允许有接缝 打磨时防止游离铁吸附产品表面 另选打磨场地 与铁件打磨处分开 并用新砂轮片 抛光轮 或专打不锈钢产品的砂轮片 抛光轮 来对产品进行打磨 抛光 每个位置的焊接色斑 烧伤颜色 都必须清除干净 内部无法打磨的位置 可用焊斑清洗膏 清洗液擦拭掉 打磨焊渣后 必须经过粗抛后再精抛光 不允许有明显的沙眼 深划痕 打磨印等粗糙面 拉丝前能抛 出亮光色最好 对拉丝后机柜的外观效果能起到好的作用 拉丝采用120 的细丝尼龙轮 按机柜的竖立方向进行浅拉丝 用手触摸不会有明显的丝纹手感 浅拉丝的效果 拉丝纹给以明显的视觉效果 并遮盖浅划痕 用手触摸不会有明显的手感 降低表面粗糙度 可