作者：Joe Tee, Bossard柏中亚太地区工程经理
前言
在紧固件行业快速发展的节奏中，我们也许会听到这样的情况：你提供的不锈钢紧固件生锈了，这绝不可能是不锈钢，出了什么问题？我们该如何解决呢？我们能不能检查材料化学成分的正确与否？
虽然不锈钢应用的共同目标是按照设计师和终端用户的意图产生完美的预期效果，但是在很多情况下人们会对材料的性能感到失望。这些失望往往来自于几个基本类别，但重要的是，我们必须了解可能造成这种情况的原因。 在大多数情况下，掌握一些基本知识可以防止或显着改善这类问题的发生。
不锈钢通常被定义为没有瑕疵或缺陷。基于这种性能，不锈钢的主要功能就是构建一定的防污或防腐。最常见的不锈钢中含有铬（18-20％）和镍（8-10.5％）两种主要的非铁成分。它的导电性和导热性比碳钢低，从本质上讲也是无磁性的。它具有比普通钢更高的耐腐蚀性，由于易于塑造各种形状而被广泛使用。 在工业领域中，不锈钢的耐腐蚀性表面处理也有许多不同类型的效果。
本文将介绍对不锈钢耐腐蚀性中钝化，抛光介质和表面轮廓的重要性。此外，还将论证取得结构特征中正确技术参数的重要性，外观是主要因素。
为了深入理解这一课题，我们将针对两个关键内容进行集中讨论：
- 不锈钢钝化是否非常必要？
- 不锈钢表面处理的重要性。
不锈钢被成为“不锈”，来自于有氧环境下形成的薄而坚硬的氧化铬附着粘膜，从而保护金属免受腐蚀。 如果表面被刮伤，这层保护膜会重新形成。这就是说不锈钢表面光洁度在防腐性能中起着重要的作用。 尽管这个话题反复强调，人们仍需时常牢记，这样我们才能找到提高各种等级不锈钢材料性能的方法。
不锈钢的主要需求是在特定应用或环境下的防腐。选择特定“型号”和“等级”的不锈钢必须首先满足防腐性能要求。此外还要考虑机械特性或物理特性以实现整体使用性能的要求。
不锈钢钝化是否非常必要？
在诸如成形、车削和滚动清洗等处理和加工操作过程中，铁或工具钢的颗粒可嵌入不锈钢部件的表面或将表面弄脏。虽然不锈钢具有很高的耐腐蚀性，但制造过程中所产生的铁污染会造成生锈和腐蚀。如果任由这些污染物存留在材料中，这些颗粒可能会产生腐蚀并在不锈钢表面产生锈斑或污渍。
尽管这些颗粒可能只会造成表面瑕疵，而基材却未改变，并保持着基本的机械性能。然而，即使基材的机械性能不变，在点蚀的状态下，不锈钢材料也无法产生钝化。 传统上认为，钝化是清洁不锈钢的标准方法; 但实际上，钝化根本不是一种清洁过程。 钝化过程通过使用硝酸和柠檬酸从零件表面去除各种残留的铁。 根据ISO16048中所述，在生产不锈钢或不锈钢制品时，氧化铬薄膜立即形成这一基本事实应得到特别关注。 这层非常薄的氧化膜可以通过钝化加厚。
氧化膜厚度约为0.002μm。从技术上讲，钝化不会去除任何油或其它有色金属污染物。而这些污染物是在实际钝化过程之前，采用清洁水彻底清洗而去除的。1983年3月，在工业表面处理的电镀/阳极氧化论坛上发布了这样的消息：“制造商每个月都要浪费数千美元，而你只需要进行适当的清洗就可以完成整套钝化过程。”除了适当的清洗外，使用硬质合金工具可以最大限度地减少不锈钢的铁污染问题。工业领域的供应商可以使用很多硬质合金刀具以减少刀具磨损，这有利于降低发生在工具钢中的嵌入颗粒。
Bossard应用工程致力于帮助我们的客户降低零件成本。降低成本的一种方法是消除非增值加工流程; 钝化往往就是其中之一。不锈钢钝化是一个昂贵的操作过程而且并不环保。我们建议对客户的应用需求进行检查，以确定每个特定应用是否真的需要钝化过程。
不锈钢钝化的典型性应用是医疗植入设备或仪器，食品或药品工业中所使用的零件，传感器系统或在洁净环境中所需的零件。除了上述，以及用户认为一些合适的其它应用之外，还有数以千计无需钝化的应用。
要记住，任何残留的碳都可能导致表面瑕疵，但这不应该妨碍贱金属的耐腐蚀性或影响零件的基本性能，这一点很重要。 钝化和非钝化零件的成本差异约为15％至20％。 如果客户的应用不需要钝化，可以推荐使用不经处理的零件来替代钝化处理。
不锈钢的主要需求应当是在特定应用或环境下的防腐。选择特定“型号”和“等级”的不锈钢必须首先满足防腐要求。不锈钢的防腐来自于合金元素铬。
富铬氧化膜在不锈钢的表面上自然形成。如果受损，薄膜通常会自行修复。在这种情况下，不锈钢处于被动状态。 如果薄膜遭到破坏，表面则处于活跃状态。
不锈钢表面处理的重要性
接下来，我们将参考EN10088-2关注抛光的重要性。该标准定义了对耐腐蚀性产生直接影响的Ra值。
Ra值> 1.0微米的定向粗抛光表面将呈现深暗无光的丛林效果，这会形成氯离子的积聚。它很有可能存在引发钝化膜腐蚀的潜在风险。相反，Ra值<0.5微米将呈现出干净清晰的切割表面，氯离子的积聚位置微乎其微。缎面抛光这一简单工艺为整体精细抛光表面以及合理的耐腐蚀性提供了良好的解决方案。
随着表面处理的变化，我们也发现粗糙度对瑕疵程度具有控制作用。粗糙的表面（Ra> 1.0微米）更容易出现瑕疵，而光洁的表面（Ra <0.5微米）则出现很少的瑕疵。
扫描电子显微镜对不同粗糙程度的不锈钢样品进行检测，证实了在加速腐蚀试验后，更光滑的表面出现的瑕疵更少。
解决表面粗糙度和瑕疵问题时，尤其是针对大面积外表面，通常尝试不同的抛光砂粒和带状抛光来实现预期效果。除此之外，还应牢记其它三个注意事项：
- 定位 - 通过垂直方向抛光，我们可以最大限度地减少有害物质的沁入，同时在雨水和冷凝发生时最大限度地发挥自然洗涤效果。有时也会称为线性抛光，通过使用大约150-180粒度的砂纸在垂直方向上打磨来实现该抛光。这是建筑业金属加工中最常见的不锈钢表面处理方式之一。
- 表面反射率 - 更光滑的表面会显得更亮，在某些情况下几乎像镜子一样，这在某些设计中可能过于理想化。在这种情况下，我们需要指定一种“亚光”的非定向抛光方法，例如玻璃珠喷丸处理。
- 大规模效应 - 在大型工程中使用不锈钢时，应避免使用诸如壁架，水平凹槽和穿孔等结构，因为这些将增加积聚有害物质的有效表面。
总结
针对不锈钢已有许多不同类型的表面处理方式。 其中一些来自磨床，但许多都应用在后续加工过程中，例如抛光、拉丝、喷丸和蚀刻饰面。 在使用相同等级的不锈钢的应用中，抛光或不同的精加工会影响耐腐蚀性。EN10088-2 2K标准提供了Ra值不应超过0.5微米的解释，这可以通过使用240粒度碳化硅抛光带轻松实现。通常，ISO 3506标准紧固件可用于大多数装配要求，而对具有不同表面粗糙度的特殊部件可以提出额外要求。
另一方面，钝化是在对不锈钢表面进行彻底清洁或去除氧化皮之后完成的。由于术语“钝化”是用于描述与不锈钢完全不同的操作或过程，因此必须确保正确的操作来实现对不锈钢耐腐蚀性的预期改善。