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摘要：如何提高抛光技术，得到高质量的不锈钢表面，满足生产中对产品的实际需要，已经成为当前不锈钢抛光研究的重点问题。本文对不锈钢的抛光技术：电解抛光、化学抛光、机械抛光以及化学机械抛光等作了较详细的介绍，根据不同抛光技術的特点及应用作了分析、讨论，并展望了不锈钢表面抛光技术的发展方向。
关键词：不锈钢；抛光；抛光传统工艺；化学机械抛光方式
不锈钢的发展已经经过了近百年的历程，由于其具有的独特的耐蚀性能，良好的加工性能以及精美的表面外观，不锈钢已经被应用于众多领域，尤其在航天航空、原子能、军工、轻工、建材和太阳能利用等方面得到普及和推广。目前建筑装饰市场日新月异，装修档次逐步提高，在外装修上已越来越多地使用了镜面不锈钢装饰面。而抛光是不锈钢应用在装饰行业中很重要的一个环节，其目的是获得最终的镜面（8K）不锈钢。
1 镜面不锈钢表面抛光质量评价
8K表面（No.8）即镜面抛光表面，反射率高，反射图像清晰，通常用解像度和表面缺陷率来衡量镜面不锈钢质量，一般用目测法进行评定，有文献中提出了如下判定标准：1级为表面光亮如镜，能清晰地看到人的五官和眉毛；2级为表面光亮，能看到人的五官和眉毛，但眉毛部分不清晰；3级为表面光亮较好，能看到的人的五官和轮廓，眉毛部分模糊；4级为表面有光泽，但看不清人的五官；5级为表面无光泽，发白。
2 不锈钢抛光传统工艺
获取高质量的镜面不锈钢主要采用的抛光技术有：电解抛光、化学抛光和机械抛光。
2.1 电解抛光
电解抛光工艺是将不锈钢浸泡在电解液中的一种抛光工艺，在此工艺中不锈钢作为阳极，借助直流电流通过电解质特定溶液传递到金属，在阳极工件表面形成一种高电阻率的稠性黏膜，稠性黏膜在不锈钢制品表面微观凹凸处厚度不同，导致阳极表面电流密度的微观分布不均匀，凸起处电流密度大，溶解快，凹处电流密度小，溶解慢，从而降低不锈钢表面粗糙度，提高平整和亮度，同時形成无缺陷的钝化层。
电解抛光液中必须含有足量的氧化剂，切不能有破坏钝化膜的活性离子存在。
2.2 化学抛光
化学抛光和电解抛光原理相似，将不锈钢置于一定组成的溶液中，其表面微观凸起部分的溶解速度大于微观凹入部位的溶解速度，而使不锈钢表面平整、光洁。可以看出：化学抛光方法和电解抛光方法的原理基本一致，只是电解抛光在加入了电压电解的强制作用下加速对凸起部分的溶解，而化学抛光方法则完全依靠溶液的自腐蚀能力使不锈钢表面平整。
2.3 机械抛光
机械抛光是指在高速旋转的黏有抛光膏的抛光轮上机械消除不锈钢表面凹凸不平而获得光亮表面的加工方式。抛光轮根据其制成布料种类的不同，用来区分其粒度级别，而结构形式主要有缝合式、折叠式等。抛光膏则根据抛光需要由抛光能力强的氧化铬和黏结剂组成的绿抛光膏，也有由磨料、有机膏体、添加剂组成的抛光蜡。
机械抛光一般分为粗抛、精抛，两个阶段层层递进。配合不同的抛光膏和抛光轮，在机械旋转的作用下最终获得反射图像清晰的镜面不锈钢。随着不锈钢冷轧工艺技术的提高，国内能稳定生产出表面粗糙度极小的BA表面，当用户选择BA不锈钢进行镜面抛光操作，不再需要粗抛工序。目前针对来料板材一般选择的机械抛光工艺如表1所示。
表1 机械抛光常见工艺组合
3 新型化学机械抛光方式
随着对镜面不锈钢表面质量要求的不断提高，同时为了提高抛光效率，将化学抛光和机械抛光相结合的一种新型抛光技术即化学机械抛光法得以发展和完善。在一定组成的溶液中对不锈钢表面进行机械抛光，通过化学溶液提高不锈钢表面活性，同时进行高速的机械抛光，用来消除表面凹凸而获得更高质量的光洁镜面。
3.1 化学机械抛光设备
化学机械抛光设备要求较高，在化学法的基础上要增加机械抛光系统，目前主要的化学机械抛光设备分为单轮化学机械抛光机、多轮化学机械抛光机。多轮机械抛光机中有4轮、5轮、48轮等。随设备制造能力的提高，最近也有96轮、128轮的化学机械抛光机投入使用。
3.1.1 单轮化学机械抛光机
在镜面品质要求极高、对加工效率要求不高、人工成本较低的工厂，一般配备单轮化学机械抛光机。该设备在一个装有固定板材装置的加工平台上安装机械抛光轮。可移动覆盖整个加工平台的伸长臂上安装变频或非变频电动机，连接上抛光轮。通过人工压下力在固定组成的溶液中对不锈钢表面进行机械抛光。
单轮机械抛光机有节省成本、防止表面过抛、局部自由修复缺陷等优点。但缺点就在于工作环境较差、加工效率低、抛光溶液回收不完全等问题。
3.1.2 多轮化学机械抛光机
为解放人力，同时提高加工效率，一些自动化学机械抛光机被设计出来，如上所介绍，目前自动多轮化学机械抛光机的抛光轮从4个到128个之多，这样的设备大大提高了加工效率，同时对设备和加工技术也提出了更高要求。
多轮化学机械抛光机和单轮化学机械抛光机基本相同，只是引进了自动控制系统，通过抛光轮轴的横向摆动覆盖整个加工台面，通过液压或者气压系统控制抛光轮的压下力。设定固定的抛光时间后对加工后板面进行清洗、烘干，检查表面质量，同时配备抛光溶液循环使用设备使抛光溶液循环再利用。
3.2 化学机械抛光溶液
如前所述，化学机械抛光方式结合了化学法和机械法的原理，故抛光溶液需要对不锈钢凸起部位有溶解作用。在实际抛光过程中发现，虽然浓硝酸能够钝化不锈钢，形成致密的钝化膜，但含量很低的稀硝酸却能促进不锈钢的腐蚀。另为了提高磨抛能力，同时中和酸溶液，防止硝酸对不锈钢的过度腐蚀，在溶液中添加适量的氧化铝或者氧化铁粉，有些为了抛光效果也添加少量专用研磨液。
3.3 化学机械抛光参数对抛光质量的影响
张强对化学机械抛光工艺进行了系统的分析，该论文在实验室进行，深入研究抛光液的压力载荷、抛光时间、抛光线速度、pH值对抛光质量的影响，成功得出了各参数对材料抛光去除率的线性关系。
4 抛光工艺比较
应用在不同行业上，上述四种抛光加工方式各有优劣，对这四种抛光工艺进行比较，生产厂家可根据自身特点选择适宜的工艺方法。
4.1 设备和使用范围比较
四种抛光工艺对设备要求，工件、环境等方面的要求不尽相同，常见差异见表2。
表2 四种抛光工艺差异性比较
4.2 常见失效情况
抛光加工工艺不同，在抛光过程中出现的失效形态、缺陷形式也不同，笔者结合多年对客户不锈钢抛光后产品质量的反馈，对一些常见的失效形态及原因、防范措施列举如表3。
表3 常见抛光缺陷分析及改进措施
5 行业展望
（1）化学机械抛光对环境污染最小，镜面抛光质量最好，但受制于对工件的形状要求，在电子行业、制品行业以及其他异型件行业很难得到推广。
（2）化学机械抛光采用的溶液组成十分关键，各抛光加工行业对酸的种类选择、浓度控制差异较大，返修率较高。需对溶液组成进行深入摸索，使化学机械抛光工艺技术进一步优化。
6 结束语
总之，不锈钢应用广泛。为提高不锈钢表面质量，满足装饰行业发展需求，如何改进和提高传统的抛光工艺技术水平，并根据需要开发新的更好更先进的表面抛光技术，不断提升抛光基材表面质量，则成为了一项重要的任务。文章通过罗列不锈钢抛光传统工艺以及新型化学机械抛光方式，对不同的抛光工艺进行了对比分析，阐述了各种抛光工艺的特性、优缺点以及如何应用这些工艺技术对不锈钢进行表面抛光，为相关研究提供参考。
参考文献：
[1]马迪，徐龙贵，李树白等.不锈钢化学抛光液的研究进展[J]. 材料保护， 2014， 47（9）：54-55.
[2]王玥，满瑞林，梁永煌等.不锈钢表面抛光技术的研究进展[J]. 电镀与环保， 2012， 32（2）：1-4.
关键词：不锈钢；抛光；抛光传统工艺；化学机械抛光方式
不锈钢的发展已经经过了近百年的历程，由于其具有的独特的耐蚀性能，良好的加工性能以及精美的表面外观，不锈钢已经被应用于众多领域，尤其在航天航空、原子能、军工、轻工、建材和太阳能利用等方面得到普及和推广。目前建筑装饰市场日新月异，装修档次逐步提高，在外装修上已越来越多地使用了镜面不锈钢装饰面。而抛光是不锈钢应用在装饰行业中很重要的一个环节，其目的是获得最终的镜面（8K）不锈钢。
1 镜面不锈钢表面抛光质量评价
8K表面（No.8）即镜面抛光表面，反射率高，反射图像清晰，通常用解像度和表面缺陷率来衡量镜面不锈钢质量，一般用目测法进行评定，有文献中提出了如下判定标准：1级为表面光亮如镜，能清晰地看到人的五官和眉毛；2级为表面光亮，能看到人的五官和眉毛，但眉毛部分不清晰；3级为表面光亮较好，能看到的人的五官和轮廓，眉毛部分模糊；4级为表面有光泽，但看不清人的五官；5级为表面无光泽，发白。
2 不锈钢抛光传统工艺
获取高质量的镜面不锈钢主要采用的抛光技术有：电解抛光、化学抛光和机械抛光。
2.1 电解抛光
电解抛光工艺是将不锈钢浸泡在电解液中的一种抛光工艺，在此工艺中不锈钢作为阳极，借助直流电流通过电解质特定溶液传递到金属，在阳极工件表面形成一种高电阻率的稠性黏膜，稠性黏膜在不锈钢制品表面微观凹凸处厚度不同，导致阳极表面电流密度的微观分布不均匀，凸起处电流密度大，溶解快，凹处电流密度小，溶解慢，从而降低不锈钢表面粗糙度，提高平整和亮度，同時形成无缺陷的钝化层。
电解抛光液中必须含有足量的氧化剂，切不能有破坏钝化膜的活性离子存在。
2.2 化学抛光
化学抛光和电解抛光原理相似，将不锈钢置于一定组成的溶液中，其表面微观凸起部分的溶解速度大于微观凹入部位的溶解速度，而使不锈钢表面平整、光洁。可以看出：化学抛光方法和电解抛光方法的原理基本一致，只是电解抛光在加入了电压电解的强制作用下加速对凸起部分的溶解，而化学抛光方法则完全依靠溶液的自腐蚀能力使不锈钢表面平整。
2.3 机械抛光
机械抛光是指在高速旋转的黏有抛光膏的抛光轮上机械消除不锈钢表面凹凸不平而获得光亮表面的加工方式。抛光轮根据其制成布料种类的不同，用来区分其粒度级别，而结构形式主要有缝合式、折叠式等。抛光膏则根据抛光需要由抛光能力强的氧化铬和黏结剂组成的绿抛光膏，也有由磨料、有机膏体、添加剂组成的抛光蜡。
机械抛光一般分为粗抛、精抛，两个阶段层层递进。配合不同的抛光膏和抛光轮，在机械旋转的作用下最终获得反射图像清晰的镜面不锈钢。随着不锈钢冷轧工艺技术的提高，国内能稳定生产出表面粗糙度极小的BA表面，当用户选择BA不锈钢进行镜面抛光操作，不再需要粗抛工序。目前针对来料板材一般选择的机械抛光工艺如表1所示。
表1 机械抛光常见工艺组合
3 新型化学机械抛光方式
随着对镜面不锈钢表面质量要求的不断提高，同时为了提高抛光效率，将化学抛光和机械抛光相结合的一种新型抛光技术即化学机械抛光法得以发展和完善。在一定组成的溶液中对不锈钢表面进行机械抛光，通过化学溶液提高不锈钢表面活性，同时进行高速的机械抛光，用来消除表面凹凸而获得更高质量的光洁镜面。
3.1 化学机械抛光设备
化学机械抛光设备要求较高，在化学法的基础上要增加机械抛光系统，目前主要的化学机械抛光设备分为单轮化学机械抛光机、多轮化学机械抛光机。多轮机械抛光机中有4轮、5轮、48轮等。随设备制造能力的提高，最近也有96轮、128轮的化学机械抛光机投入使用。
3.1.1 单轮化学机械抛光机
在镜面品质要求极高、对加工效率要求不高、人工成本较低的工厂，一般配备单轮化学机械抛光机。该设备在一个装有固定板材装置的加工平台上安装机械抛光轮。可移动覆盖整个加工平台的伸长臂上安装变频或非变频电动机，连接上抛光轮。通过人工压下力在固定组成的溶液中对不锈钢表面进行机械抛光。
单轮机械抛光机有节省成本、防止表面过抛、局部自由修复缺陷等优点。但缺点就在于工作环境较差、加工效率低、抛光溶液回收不完全等问题。
3.1.2 多轮化学机械抛光机
为解放人力，同时提高加工效率，一些自动化学机械抛光机被设计出来，如上所介绍，目前自动多轮化学机械抛光机的抛光轮从4个到128个之多，这样的设备大大提高了加工效率，同时对设备和加工技术也提出了更高要求。
多轮化学机械抛光机和单轮化学机械抛光机基本相同，只是引进了自动控制系统，通过抛光轮轴的横向摆动覆盖整个加工台面，通过液压或者气压系统控制抛光轮的压下力。设定固定的抛光时间后对加工后板面进行清洗、烘干，检查表面质量，同时配备抛光溶液循环使用设备使抛光溶液循环再利用。
3.2 化学机械抛光溶液
如前所述，化学机械抛光方式结合了化学法和机械法的原理，故抛光溶液需要对不锈钢凸起部位有溶解作用。在实际抛光过程中发现，虽然浓硝酸能够钝化不锈钢，形成致密的钝化膜，但含量很低的稀硝酸却能促进不锈钢的腐蚀。另为了提高磨抛能力，同时中和酸溶液，防止硝酸对不锈钢的过度腐蚀，在溶液中添加适量的氧化铝或者氧化铁粉，有些为了抛光效果也添加少量专用研磨液。
3.3 化学机械抛光参数对抛光质量的影响
张强对化学机械抛光工艺进行了系统的分析，该论文在实验室进行，深入研究抛光液的压力载荷、抛光时间、抛光线速度、pH值对抛光质量的影响，成功得出了各参数对材料抛光去除率的线性关系。
4 抛光工艺比较
应用在不同行业上，上述四种抛光加工方式各有优劣，对这四种抛光工艺进行比较，生产厂家可根据自身特点选择适宜的工艺方法。
4.1 设备和使用范围比较
四种抛光工艺对设备要求，工件、环境等方面的要求不尽相同，常见差异见表2。
表2 四种抛光工艺差异性比较
4.2 常见失效情况
抛光加工工艺不同，在抛光过程中出现的失效形态、缺陷形式也不同，笔者结合多年对客户不锈钢抛光后产品质量的反馈，对一些常见的失效形态及原因、防范措施列举如表3。
表3 常见抛光缺陷分析及改进措施
5 行业展望
（1）化学机械抛光对环境污染最小，镜面抛光质量最好，但受制于对工件的形状要求，在电子行业、制品行业以及其他异型件行业很难得到推广。
（2）化学机械抛光采用的溶液组成十分关键，各抛光加工行业对酸的种类选择、浓度控制差异较大，返修率较高。需对溶液组成进行深入摸索，使化学机械抛光工艺技术进一步优化。
6 结束语
总之，不锈钢应用广泛。为提高不锈钢表面质量，满足装饰行业发展需求，如何改进和提高传统的抛光工艺技术水平，并根据需要开发新的更好更先进的表面抛光技术，不断提升抛光基材表面质量，则成为了一项重要的任务。文章通过罗列不锈钢抛光传统工艺以及新型化学机械抛光方式，对不同的抛光工艺进行了对比分析，阐述了各种抛光工艺的特性、优缺点以及如何应用这些工艺技术对不锈钢进行表面抛光，为相关研究提供参考。
参考文献：
[1]马迪，徐龙贵，李树白等.不锈钢化学抛光液的研究进展[J]. 材料保护， 2014， 47（9）：54-55.
[2]王玥，满瑞林，梁永煌等.不锈钢表面抛光技术的研究进展[J]. 电镀与环保， 2012， 32（2）：1-4.