电化学抛光工艺的研究和应用

电化学抛光工艺的研究和应用

电化序抛光是一种使用电解液及直流电源的金属表面处理方式，与电镀相似。与之不同的是电化学抛光把被加工零件作为阳极，正好与电镀相反。金属在控制下被有选择性的溶解，金属表面上的显微高点的溶解速度大于“谷点“（显微的或宏观的凸点和凹点）。采用为达到此目的电化学抛光液，显微的宏观的抛光就会同时进行并获得光亮和光滑的效果。金属的溶液可以控制，抛光厚度通常控制在2.5~6.4u之间。

1， 电化学抛光

通电后，在被抛光金属表面形成一层极化膜。使金属离子通过这层薄膜扩散，表面上的显微和宏观凸点或粗糙处的高点和毛刺区的电流密度比表面其余部分大，并以较快的速度溶解，从而达到整平和去毛刺的目的。通过延长抛光时间，提高抛光温度和电流密度可得到光亮的表面。

电化学抛光后的表面粗糙度主要由抛光前表面质量和粗糙度决定，缎状表面抛光成光亮表面是由时间，温度，电流密度所控制，这三种因素的组合，会产生低反射或缎状表面。采用延长时间，提供温度，增大电流密度可获得光亮表面。 零件在阳极上可能发生以下三种反应：

金属的溶解：Me—2e→Me2+(Me为二价金属) 氧的析出：2H2O--4e→4H++O2↑

氧化膜的形成：Me-2e+H2O→MeO+2H+

金属在阳极溶解，形成氧化膜，并释放氧气，阴极释放氢，所以与电镀不同，不存在氢脆。

为获得良好的抛光效果，电流密度和电压是紧密相关的。通常电压升高，电流密度随之增大，但是只有现象只会持续到一个临界点，一旦到达这一临界点电流密度急剧下降，电压任然相应升高。超过这一点电压和电流密度又稳步增加，电化学抛光只有在电流密度比临界点高时才会发生，低于这一点则会出现腐蚀，通常电化学抛光使用直流电，在电流密度5.5~55.5A/dm2产生。

电化学抛光对金属的溶解非常少，抛光厚度通常在2.5~6.5u之间。划痕，冲压记号及金属中的非金属夹杂物往往比电化学抛光失去的厚度深，杂乱的颗粒线和深的划痕（由研磨所致）在其后的精加工中，不能被去除，而电化学抛光能将它们去除。这些线和划痕最初是肉眼看不见的。电化学抛光是一种比较快的操作，通常在2~12min内完成。单如果才粗糙表面开始或必须去除较大量的金属（如控制尺寸或去毛刺）则将会须要更长的时间。

采用电化学抛光获得的表面亮度（阳极光泽）不同于研磨或机械抛光获得的亮度，它无划痕，不变形无方向性且显露出金属的本色。由于表面几何形状是三维的，表面光滑度也有所不同。与一般的想法不同，表面光亮度不是表示光滑度，在适当的电化学抛光条件下，表面粗糙度(按微米测量)通常从66%下降到33%。但当微米值低于电化学抛光前时，改善的百分率也会相应下降。有时由于不良冶金状态或表面状态，微米值不会下降，甚至有时会有所升高。这些冶金状态和表面状态在很多程度上决定了抛光的效果。

产生不良效果的最主要原因是金属晶粒尺寸结构不均，非金属夹杂物，定向轧辊痕迹，盐类或氧化物污染，酸洗过度或者淬火过度等。

2， 不锈钢电化学抛光工艺

不锈钢电化学抛光后能保持光亮度，无需后处理，不锈钢零件的抛光，常常采用磷酸为主的酸性电解液，可以加入少量的甘油，明胶，葡萄糖等有机添加剂来改善表面质量。磷酸的粘度大，与金属生产的磷酸盐也有很多的粘滞性，附着在金属表面，在抛光中起主要的作用。磷酸的酸度较低，对金属的腐蚀性较小。溶液中加入一定量的硫酸可以提高抛光的速度和增加光亮度。但含量不能过高，负责会引起腐蚀。加入铬酐可以提供抛光效果，因为铬酐有氧化性，有利于金属表面形成氧化膜，提高整平作用。经电化学抛光的不锈钢金属表面，具有表面粗糙度低，摩擦系数小，表面硬度低，抗腐蚀性强，抗污染能力强的特点。

电流密度对抛光质量有很大影响，对于一定的溶液体系应有适当的电流密度范围，才能获得良好的抛光效果，电流密度过低，整平作用很差，电流密度过高，会引起腐蚀。温度对抛光效果有类似的规律，提供电解液温度可以提高溶液导电能力，提高金属溶解速度，改善表面质量。提高电流密度可以缩短抛光时间，提高电解液温度，可以是抛光在低电流密度下进行。

3，不锈钢管道和管件内外壁的电化学抛光

不锈钢电化学抛光是目前最先进的表面处理技术，电化学抛光时，固定零件的夹具的结构对电解的过程的正常进行有很大的意义。夹具必须满足要求： （1） 保证零件与阳极有良好的电接触 （2） 不遮蔽零件

（3） 保证零件装卸方便简单

（4） 在抛光电解液中不溶解或很少溶解

（5） 夹具的形状和大小必须保证抛光中电流密度分布均匀，防止金属局部过热

另外，阴极形状要根据加工零件的性质而定，抛光电解液的特点就是分散能力好，因此很多零件抛光时都采用平板阴极，但形状复杂的零件抛光时必须制作一定形状的阴极，比如在抛光弯头，三通，异径接头等形状复杂的管件时，必须设计各种特殊形状的阴极，以达到金属的均匀溶解。 长的管道抛光是另一项难题，抛光过程中既要保证电解液在管道内畅通，有一定的流量，又要保证电解液不泄露，还要保证阴极基本保持在管道中央，防止阴极和管道内壁接触而造成电气短路，因此必须设计固定阴极的各种支撑环，连接管道的各种不锈钢夹具以及各种密封件。

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