ステンレス鋼表面仕上げの完全ガイド：技術、課題、解決策

本記事では、一般的なステンレス鋼表面仕上げプロセスと、ステンレス鋼表面の問題および処理方法を紹介します。

表面仕上げの紹介

表面仕上げは、ベース材の表面にベース材とは異なる物理的・化学的特性を持つ表面層を人工的に形成するプロセス方法です。

表面仕上げの目的は、製品の耐食性、耐摩耗性、装飾性、その他の特殊機能の要求を満たすことです。金属鋳物に対してより一般的に使用される表面仕上げ方法は、機械研磨、化学処理、表面熱処理、表面噴射です。

ステンレス鋼の紹介

ステンレス鋼はステンレス耐酸鋼の略称で、水、空気、蒸気などの弱腐食性媒質に耐える、またはステンレス性を持つ鋼をステンレス鋼と呼びます。酸、アルカリ、塩などの化学腐食性媒質に耐える鋼を耐酸鋼と呼びます。

化学組成の違いにより、両者の耐食性は異なります。一般的なステンレス鋼は一般的に化学媒質の腐食に耐えませんが、耐酸鋼は一般的にステンレス性を持ちます。

一般的に、ステンレス鋼の硬度はアルミニウム合金より高く、同時にコストもアルミニウム合金より高くなります。

ステンレス鋼には溶接性、耐食性、研磨性、耐熱性、耐食性があります。ステンレス鋼は異なる表面処理プロセスにより異なる効果を得られます。例えば、研磨、電気メッキ、着色によりステンレス鋼の耐摩耗性や装飾性を向上させることができます。

ステンレス鋼の基本的な表面処理は、以下の3つの主要な側面に分けられます。

ステンレス鋼の基本的な表面処理

1. 機械的表面処理

研磨

研磨によりステンレス鋼表面の粗さを改善できます。部品を研磨してステンレス鋼製品を仕上げることで、非常に滑らかで光沢のある外観を実現できます。

ヘアライン加工（研磨）

表面ヘアライン加工は、製品を研削してワーク表面に線条を形成し、装飾的な役割を果たします。

ヘアライン加工では、適切な粒度の研磨材を使用する必要があり、粒度によって効果が異なります。粒度が粗いほど金属感が強く、粒度が細かいほど製品は繊細になります。

人為的な力と往復速度の違いにより、テクスチャーの方向と色の一貫性を確保するのは容易ではありません。そのため、携帯用ヘアライン機は三角ヘアライン機や専用ヘアライン機に置き換えられます。ヘアラインステンレス製品の外表面は平らで、傷がなく、明らかな補修跡がなく、テクスチャーが明確である必要があります。

鏡面処理

鏡面仕上げ表面は方向性のあるテクスチャーがなく、高い反射率、鮮明な映り込みがあり、傷が残りません。鏡面ステンレス板は成形板や高級装飾板に広く使用されています。

形状がシンプルな部品の場合、市販の鏡面パネルで直接加工できます。複雑な形状の部品の場合、組立溶接後に表面を鏡面まで研磨できます。

2. 耐指紋処理

処理済みステンレス鋼製品は、ホコリや油分が付着しやすく、指で触れると跡が残るため、ステンレス鋼製品の外観品質に直接影響します。したがって、前処理済みステンレス鋼製品には耐指紋処理を行うべきです。一般的に、不動態化、電解研磨、耐指紋塗料が使用されます。

不動態化

複雑な部品の場合、最も一般的な方法の一つは混酸での酸洗い不動態化です。部品の酸洗い面積が小さい、または部品が非常に大型の場合、酸洗いペーストを使用して酸洗い不動態化を行えます。

電解研磨

電解研磨は電気化学研磨とも呼ばれ、研磨対象ワークを陽極、不溶性金属を陰極とし、両極を同時に電解槽に浸します。直流を印加して陽極を選択的に溶解させ、陽極が優先的に溶解して光滑な表面を形成する方法です。

現在、電解研磨プロセスは食器、医療機器、一部の家電などの業界で広く使用されています。高級ステンレス鋼製品の加工には電解研磨がより良い選択です。

耐指紋塗料の塗布

ステンレス鋼製品に耐指紋塗料を塗布して耐指紋処理を行えます。耐指紋塗料はエレベーター業界と家電業界で広く使用されています。

一般的なステンレス鋼表面問題と処理方法

1. 表面錆

ステンレス鋼表面にスケールや錆が付着すると、表面錆の原因になりやすくなります。

対策：

(1) ステンレス鋼の全面酸洗い不動態化。

(2) ステンレス鋼用除錆剤または除錆ペーストで錆を除去し、清水で十分に洗浄、乾燥。

(3) ステンレス鋼表面が乾燥したら、ブラシで保護膜を塗布。

2. 気泡

溶鋼に大量のガスが含まれ、溶鋼が凝固時にガスが放出されて気泡が形成されます。凝固時に温度低下により溶解度が急激に減少するため、ガスが液体金属から放出されます。この時点でまだ凝固していない溶融金属が凝固シェルに囲まれている場合、逃げたガスは排出されず、金属内に包まれて気孔を形成します。通常、内部気泡はブレット圧延後に溶接で塞止できます。しかし、一部の皮下気泡は表面近くにあり、加熱時にブレット表面が酸化または焼損すると、皮下気泡が露出・酸化されて溶接できず、クラックを生じます。

対策：

乾燥清潔な原料を使用し、溶鋼と接触する耐火物は乾燥させる。コーティングは薄く均一にし、堆積を厳禁とする。