CN111057967A - 一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板、不锈钢水槽及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本抗刮擦不锈钢板、不锈钢水槽及其制备方法，其特征在于：手工水槽制备方法包括下料、弯折、焊接成型、打磨、喷砂和电解抛光；所用的原料为2B面冷轧奥氏体型不锈钢板，其中Cr＝18.0～19.0％，Ni＝3.5～6.0％，Mn＝3.0～4.0％，Cu＝1.0～3.2％，C≤0.03％，N＝0.15～0.25％，Mo＝0.1～0.3％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。本发明制备的水槽耐蚀性能优于普通304不锈钢水槽；水槽产品表面强度高、耐磨耐刮性好；材质价格较304不锈钢更低廉，具有成本优势。
Description
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种不锈钢板及不锈钢板制作水槽方法。
背景技术
厨卫水槽用不锈钢以奥氏体型304为代表，304不锈钢因具有良好的塑性成型性能、良好的可焊接性能和耐腐蚀能力，大量用于水槽产品。但304不锈钢中至少8％的镍，因而其原料成本较高。近年来，随着不锈钢的广泛运用，304不锈钢产量在不断增加，镍的消耗量在逐渐增加。另外新能源电池、表面电镀处理等业务发展迅速，使得镍资源越发的紧缺，镍价格上涨明显，进而使得304不锈钢材料价格也随之上涨。
为此，多年来在奥氏体不锈钢中加入低廉锰元素代替价贵的镍元素，以降低不锈钢材料的成本，其中以200系不锈钢为代表。但以锰代镍后的200系不锈钢耐蚀性差，不适宜用于制备直接过水的水槽产品，一般还需进行表面处理(如电镀或喷涂)后再使用，但一旦表面处理层破损，则200系不锈钢基材还是易出现腐蚀现象。
另外，针对水槽产品的具体应用情况，304不锈钢制备的手工焊接水槽产品由于未经过拉伸变形，产品表面基本无加工硬化，水槽耐刮性能不足表面容易出现刮花等。因此水槽产品对不锈钢材料提出了很多的高要求：材料成本低、耐蚀性优异、耐磨耐刮等，而现有的不锈钢材料不能兼顾以上多种要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种不锈钢板、不锈钢水槽及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板，按质量比，其所用的原料包括：Cr＝18.0～19.0％，Ni＝3.5～6.0％，Mn＝3.0～4.0％，Cu＝1.0～3.2％，C≤0.03％，N＝0.15～0.25％，Mo＝0.1～0.3％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
优选的，Cr＝18.1～18.6％，Ni＝4.2～5.5％，Mn＝3.2～4.0％，Cu＝1.2～2.2％，C≤0.03％，N＝0.15～0.25％，Mo＝0.1～0.25％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
优选的，Cr＝18.2～18.5％，Ni＝4.2～5.0％，Mn＝3.5～4.0％，Cu＝1.5～2.0％，C≤0.03％，N＝0.18～0.25％，Mo＝0.1～0.2％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
优选的，Cr＝18.2～18.5％，Ni＝4.2～4.5％，Mn＝3.5～3.6％，Cu＝1.5～1.8％，C≤0.03％，N＝0.2～0.25％，Mo＝0.1～0.18％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
本发明还提供一种手工水槽制备方法包括下料工序、弯折工序、焊接成型工序、打磨工序、喷砂工序和电解抛光工序；所述喷砂采用的砂料为玻璃砂，目数为80～200目，喷砂压力为3-5kg/cm2气压，喷砂时间为3-5min，喷嘴到水槽表面距离为100-300mm。优选玻璃砂目数为80～150目，喷砂压力为4-5Kg/cm2，喷砂时间为4-5min，喷嘴到水槽表面距离为150-300mm；更优选玻璃砂目数为100-120目，喷砂压力为4.5Kg/cm2，喷砂时间为4.5min，喷嘴到水槽表面距离为250mm。
所述电解抛光电解液为磷酸和硫酸混合液，其按质量比，磷酸:硫酸＝50-55:40-45，电解液温度55-80℃，直流电压10-15V，电流8-15A/dm2，时间5-10min；在电解抛光电解液组分不变的情况下，优选电解液温度60-70℃，直流电压12～15V，电流10-15A/dm2，时间7～10min；更优选电解液温度65℃，直流电压12V，电流12A/dm2，时间8.5min。
本发明所述的水槽，不锈钢板优选为1.0～3.0mm规格的板材。本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本发明通过不锈钢原料中各组分的配伍，使不锈钢板具有优异的耐蚀性能较高的强度，综合性能较佳。
不锈钢原料中含有Cr，可生成Cr2O3钝化保护膜，使不锈钢板具有耐蚀性。Cr含量控制在18-19％，大于19％奥氏体组织不稳定，会导致时效开裂，降低不锈钢板的拉伸性能；低于18％则耐点蚀性能不足，当用此不锈钢板制作的水槽在使用环境较差时(如跟装修铁器工具、油漆/腻子粉接触时)特别容易出现腐蚀情况。
此外，Mo能在不锈钢表面形成更为致密牢靠的含Mo氧化物，能使不锈钢的钝化膜稳定，提高不锈钢的耐点蚀性能，可使不锈钢的耐蚀性能得到提升。Cu、N、Mn等也能进一步提高不锈钢的耐腐蚀性。Cu是奥氏体形成元素，可调高不锈钢基体的电位，提升奥氏体不锈钢的成型性能和耐蚀性能；N在不锈钢中固溶强化作用强，能提高不锈钢强度，N含量超过0.25％，其低温韧性将会降低。添加Mn可保持奥氏体组织的稳定性，Mn含量控制在3-4％，Mn含量低于3％奥氏体组织不稳定，含量超过4％会降低不锈钢的耐点蚀性能。
2、本发明通过结合手工水槽的制作工艺，进一步加强了手工水槽的强度和耐磨性，可有效防止手工水槽日常使用时的表面极易刮花情况，同时不会有残余水现象。手工水槽制备中喷砂可加强水槽产品表面耐磨性，在喷砂后表面和底部不会发生变形，不会有残余水现象。喷砂过后进行电解抛光，需严格控制电解工艺参数，才能保证水槽表面平整光洁。
具体实施方式
下面结合实施例具体说明本发明的内容：
实施例1
以不锈钢板为材料制作手工水槽，手工水槽的制备方法如下：
(1)下料：将1.0～3.0mm规格的不锈钢卷料送入剪板机剪切成水槽所需展开尺寸。
(2)弯折：根据水槽的形状进行弯折。
(3)焊接成型：对折弯后的缝隙进行手工的对接，然后焊接成型。
(4)打磨：处理点焊和边焊等产生的焊痕，使其重现平整表面以及直拉丝纹路。
(5)喷砂：喷砂目数为150目，喷砂压力为4Kg/cm2，喷砂时间为5min，喷嘴到水槽表面距离为250mm。
(6)电解抛光：电解抛光电解液为磷酸和硫酸混合液，其按质量比，磷酸:硫酸＝50-55:40-45，电解液温度55℃，直流电压15V，电流10A/dm2，时间9min。
按质量百分比计，不锈钢钢板原料的组分为：Cr＝18.2％，Ni＝5.4％，Mn＝3.6％，Cu＝1.3％，C＝0.02％，N＝0.21％，Mo＝0.15％，Si＝0.4％，P＝0.04％，S＝0.001％，余量为Fe。具体组分及工艺参数见表1，其表征结果见表2。
实施例2～4
与实施例1不同的是，不锈钢的组分不同，制备手工槽的工艺参数不同。各组分及工艺参数具体见表1，其表征结果见表2。
对比例1～4
与实施例1不同的是，不锈钢的组分不同，制备手工槽的工艺参数不同。各组分及工艺参数具体见表1，其表征结果见表2。
对比例5
对比例5中的不锈钢板不经喷砂和电解抛光，作为空白对照。各组分及工艺参数具体见表1，其表征结果见表2。
表1手工槽不锈钢原材料组分及其主要工艺参数
水槽喷砂后底部是否变形根据片状残余水总面积和单片水最大长度进行衡量。取水槽底部不含R角的平面的总面积为S，片状残余水总面积应≤1/4S；测量所有单片状残余水最大长度方向的长度，长度应≤150mm。若超出上述要求判定为底部变形较大水槽不合格。
手工水槽的耐刮性能主要根据模拟实际使用水槽时的情况进行衡量。耐刮性能主要以以下方式衡量：采用百洁布摩擦试验，水槽底部切下作为试验样片。施加1kg荷重砝码，砝码底部嵌有3M百洁布，通过来回往复摩擦，记录开始出现肉眼可见磨痕时的摩擦次数，摩擦次数需>20次为宜。
表2手工槽的性能测试结果
| 片状残余水总面积 | 残余水长度 | 摩擦次数 | |
| 实施例1 | <1/4S | 10cm | 30 |
| 实施例2 | <1/4S | 10cm | 30 |
| 实施例3 | <1/4S | 10cm | 30 |
| 实施例4 | <1/4S | 8cm | 35 |
| 对比例1 | >1/4S | 180cm | 20 |
| 对比例2 | >1/4S | 170cm | 20 |
| 对比例3 | >1/4S | 20cm | 20 |
| 对比例4 | <1/4S | 10cm | 10 |
| 对比例5 | <1/4S | 5cm | 10 |
由实施例和对比例可知，不锈钢板原料中各组分含量及制备工艺对产品性能的影响是综合性的。就不锈钢板原料组分而言，当不锈钢原材料中组分不在合适的范围内时，即使制备工艺在合适的范围内，经测试，其片状残余水总面积>1/4S，残余水长度在170～180mm，摩擦次数小于30次，其检测结构不在合格范围内，说明水槽底部变形较大，因此其达不到合格的产品的需求。
当不锈钢板原材料各组分在适当的范围内时，如不经喷砂和电解抛光工序，耐磨耐刮性能也达不到水槽的使用标准(如对比例5)。因此需组分与工艺结合才能制得满足使用标准的水槽。就喷砂工序而言，玻璃砂目数低于80目时，喷砂在水槽表面的凹痕过深，水槽表面容易挂污；玻璃砂目数高于200目时，玻璃较细，喷砂在水槽表面的凹痕过浅，对耐磨耐刮性能改善不明显。喷砂压力低于3Kg/cm2时，水槽表面耐磨耐刮性能改善有限；喷砂压力高于5Kg/cm2时，喷砂压力过大，造成水槽边缘及底部变形，水槽底部易剩有残留水。喷砂时间低于3min，水槽表面会出现喷砂不均匀的效果；喷砂时间高于5min，水槽表面光泽度将降低，影响水槽外观和降低生产效率。喷嘴到水槽表面距离低于100mm时，喷砂的辐射面积小，影响喷砂效率且易造成喷砂效果不均匀；喷嘴到水槽表面距离高于300mm时，玻璃砂对水槽的冲击作用减弱，玻璃砂分布较分散，耐磨耐刮性能改善不明显。
就电解抛光工序而言，电解液温度低于55℃时，抛光速度较慢，水槽表面光泽度达不到外观质量要求；电解液温度高于80℃时，电解液蒸发速率过快，导致药液损耗严重。电解直流电压10-15V，电流8-15A/dm2，时间5-10min。电解电压、电流过大，时间过长，均会导致电解速率过快，表面易发生不可控的腐蚀情况，得不到合格的产品；电解电压、电流过小，时间过短，不能有效去除喷砂凹痕和毛刺，导致表面不平整，容易挂污，满足不了水槽的使用需求。
因此喷砂工序中，玻璃砂目数为80～200目，喷砂压力为3-5kg/cm2气压，喷砂时间为3-5min，喷嘴到水槽表面距离为100-300mm。电解抛光工序的电解液为磷酸和硫酸混合液，其按质量比，磷酸：硫酸＝50-55:40-45，电解液温度55-80℃，直流电压10-15V，电流8-15A/dm2，时间5-10min。此时得到的手工槽性能在可接受的范围内。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (11)
1.一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板，其特征在于，按质量比，
其所用的原料包括：Cr＝18.0～19.0％，Ni＝3.5～6.0％，Mn＝3.0～4.0％，Cu＝1.0～3.2％，C≤0.03％，N＝0.15～0.25％，Mo＝0.1～0.3％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板，其特征在于，Cr＝18.1～18.6％，Ni＝4.2～5.5％，Mn＝3.2～4.0％，Cu＝1.2～2.2％，C≤0.03％，N＝0.15～0.25％，Mo＝0.1～0.25％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
3.如权利要求1所述的一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板，其特征在于，Cr＝18.2～18.5％，Ni＝4.2～5.0％，Mn＝3.5～4.0％，Cu＝1.5～2.0％，C≤0.03％，N＝0.18～0.25％，Mo＝0.1～0.2％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
4.如权利要求1所述的一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板，其特征在于，Cr＝18.2～18.5％，Ni＝4.2～4.5％，Mn＝3.5～3.6％，Cu＝1.5～1.8％，C≤0.03％，N＝0.2～0.25％，Mo＝0.1～0.18％，Si≤0.5％，P≤0.045％，S≤0.03％，余量为Fe。
5.一种手工水槽的制备方法，其特征在于：包括下料工序、弯折工序、焊接成型工序、打磨工序、喷砂工序和电解抛光工序；所用的原料为权利要求1～4所述的任意一种高耐蚀抗刮擦不锈钢板。
6.如权利要求5所述的一种手工水槽的制备方法，其特征在于，所述喷砂工序采用的砂料为玻璃砂，目数为80～200目，喷砂压力为3-5kg/cm2气压，喷砂时间为3-5min，喷嘴到水槽表面距离为100-300mm。
7.如权利要求5所述的一种手工水槽的制备方法，其特征在于，所述喷砂工序采用的砂料为玻璃砂，目数为80～150目，喷砂压力为4-5Kg/cm2，喷砂时间为4-5min，喷嘴到水槽表面距离为150-300mm。
8.如权利要求5所述的一种手工水槽的制备方法，其特征在于：所述喷砂工序采用的砂料为玻璃砂，目数为100-120目，喷砂压力为4.5Kg/cm2，喷砂时间为4.5min，喷嘴到水槽表面距离为250mm。
9.如权利要求5所述的一种手工水槽的制备方法，其特征在于，所述电解抛光工序的电解液为磷酸和硫酸混合液，其中，按质量比，磷酸:硫酸＝50-55:40-45，电解液温度55-80℃，直流电压10-15V，电流8-15A/dm2，时间5-10min。
10.如权利要求5所述的一种手工水槽的制备方法，其特征在于，所述电解抛光工序的电解液为磷酸和硫酸混合液，其中，按质量比，磷酸:硫酸＝50-55:40-45，电解液温度60-70℃，直流电压12～15V，电流10～15A/dm2，时间7～10min。
11.如权利要求5所述的一种手工水槽的制备方法，其特征在于，所述电解抛光工序的电解液为磷酸和硫酸混合液，其中，按质量比，磷酸:硫酸＝50-55:40-45，电解液温度65℃，直流电压12V，电流12A/dm2，时间8.5min。
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