不銹鋼電解拋光復習進程.doc

1、精品文檔不銹鋼電解拋光技術專題一 .電解拋光原理：電解拋光 (electro-polishing) 也稱電拋光，是利用陽極在電解池中所產(chǎn)生的電化學溶解現(xiàn)象，使陽極上的微觀凸起部分發(fā)生選擇性溶解以形成平滑表面的方法。它是一個復雜的陽極氧化過程，伴隨著工件表面的溶解和和氧化，但又不同于陽極氧化。電解拋光的拋光機理是：1. 黏膜理論：電解拋光在一定的條件下，金屬陽極的溶解速度大于溶解產(chǎn)物離開陽極表面向電解液中擴散的速度，于是溶解產(chǎn)物就在電極表面積累，形成一層黏性膜，這層黏性膜的電阻比電解液的大，而且可以溶解在電解液中，它沿陽極表面的分布是不均勻的，在表面的微凸處的微黏膜厚度比凹處小，導致凸處的電阻也

2、較小，從而造成電流集中，與微凹處相比，微凸處電流密度較大，電位升高，從而使氧氣容易析出，有利于黏膜溶解擴散，加快了微凸部位金屬的溶解。隨著電解拋光時間的延續(xù)，陽極表面上的微凸處被逐漸削平，使整個表面變得平滑、光亮。2. 氧化膜理論：在電解拋光過程中，由于析出氧的作用在金屬表面形成一層氧化膜，陽極表面呈鈍態(tài)，但是，這層氧化膜在電解液中是可以溶解的，所以鈍態(tài)并不是完全穩(wěn)定的。由于在陽極表面微凸處電流密度較高，形成的氧化膜比較疏松，而且該處析出的氧氣也多，有利于陽極溶解產(chǎn)物向溶液中擴散，促使該處的氧化膜溶解加快。在整個拋光過程中、氧化膜的生成溶解不斷進行。而且微凸處進行的速度比微凹處快，其結果，微凸

3、處金屬被優(yōu)先溶解削去，使陽極表面達到平滑、光亮。電拋光陽極過程的特點：電拋光過程根據(jù)金屬表面的性質、溶液成分、工作條件，在陽極附近可能發(fā)生下列反映陽極溶解， 當進行電拋光時， 金屬表面的原子就轉入到電解液中成為離子，極發(fā)生溶解：Me = Me(n+) + ne 氧化膜（或氧吸附層）形成，電拋光時，在陽極表面會生成一層氧化膜（或氧吸附層），此膜的厚度決定于金屬的性質、電解液成分、工藝規(guī)范。2Me(n+) +2OH- =Me2On +n H2O氣態(tài)氧的析出：4OH- =O2 +2H2O +4e溶液中還存在多種物質的氧化二 .電極極化曲線（I-U 曲線、鈍化曲線）當工件基體放入電解池中并通以直流電的

4、情況下，零件表面就會產(chǎn)生陽極極化現(xiàn)象，而且在陽極極化的工程中有一定的曲線規(guī)律電極極化曲線過鈍化區(qū)FC活化區(qū)D鈍化區(qū)EBA AB 部分：電壓增加，電流增長較慢，陽極表面未活化，不能正常溶解。 BC 部分，電流與電壓成比例增加，陽極表面活化產(chǎn)生正常溶解，金屬具有強腐蝕型表面。CD 部分，在C 點附近曲線發(fā)生突變，當電壓從小增加到U2 時，電流強度會有所下降，說明金屬表面氧化膜生成，電阻增大，金屬表面開始形成黏液膜。DE 部分，隨著電壓的升高電流強度卻保持不變，曲線出現(xiàn)水平部分，金屬表陽面生成了黏液膜， 具備拋光表面的條件，金屬表面正常溶解可得到光澤的表面。從 E 點開始只要電壓稍微增加，便引起電流

5、強度的急劇增加，這是陽極上氧的析出的標志，雖然陽極表面得到光亮，但同時產(chǎn)生了腐蝕斑點（點狀凹坑） ，精品文檔精品文檔電拋光過程受到破壞。凸起處金屬的優(yōu)先溶解，對金屬的腐蝕性比較小，對獲得平整光亮的表面起重要通過試驗， 當電解拋光時給EP 槽施加至鈍電壓， 電流就會按照陽極極化曲線的作用。的形式進行變化；把整流器調到穩(wěn)壓狀態(tài)，調整電壓到工件至鈍電壓，開機，電 硫酸流就會從 A 點 1S 左右到達 B 點然后達到C 點 -電流的至高點，從 C點降到 D點硫酸可提高電解液的導電率，改善分散能力，減輕對有色金屬的腐蝕，提高電流的穩(wěn)定狀態(tài)，電流持續(xù)穩(wěn)定到達E 點，電拋光過程結束。鋼鐵工件的光潔度。濃度過

6、高，鋼鐵溶解速度過快，表面光澤性下降，濃度過低，從 A 點到達 D 點時間需要 2-3S，整個穩(wěn)定電流的拋光過程1-2M （根據(jù)工件材質容易使鋁及其合金發(fā)生斑點狀腐蝕。而定）。 鉻酐三 .法拉第電解定律鉻酐可促進金屬表面氧化膜的形成，減輕和避免溶液對金屬的腐蝕，提高整內容：在電解時，電極上發(fā)生化學反應的物質的量和通過電解池的電量q 成正比平作用，以獲得光潔度高的表面。公式：2. 不銹鋼電解拋光溶液的控制參數(shù)m =q/(z*F )*M =M/(z*F) *I*t 溫度m：電極上參與化學反應的物質的質量不同的電解拋光液有不同的溫度控制范圍，溫度升高有利于金屬的溶解，但M：參與反應物質的摩爾質量 /

7、mol是有可能產(chǎn)生過腐蝕，降低表面的光澤性。一般溫度升高時要相應提高電流密度，F(xiàn)：法拉第電解常數(shù)： 96485 C/mol才能保證工件表面的光潔度。Z: 電極反應的計量方程式中電子的計量系數(shù) 電流密度t: 時間 S電流密度也是工件在EP 過程中一個重要參數(shù)，根據(jù)研究試驗結果：奧氏體不I ：電流強度 A銹鋼電流密度 15A-80A/dm2; 馬氏體不銹鋼電流密度75A-82A/dm2 。電流密度要根電極上每析出（或溶解）1 mol 的任何物質所需的電量為96485 C ，也就是據(jù)不同的工件材料選用不同的電流密度。電流密度過高，氧氣析出過多，難以形說用同等的電量通過各種不同的電解質溶液時，在電極上

8、析出（或溶解）各物質成致密的氧化膜或穩(wěn)定的黏膜，電極表面過熱，電化學反應劇烈，容易產(chǎn)生腐蝕的質量與它們的摩爾質量成正比。點和條紋；電流密度過低，陽極一直處于陽極溶解狀態(tài)，也不能提高金屬工件表四 . 不銹鋼的電解拋光面的光潔度。不銹鋼的電解拋光溶液，一般都為磷酸基溶液即以磷酸為主，硫酸為輔，其中還 拋光時間添加一部分添加劑。在電解拋光過程中，拋光時間并不是越長越好，它要根據(jù)電解拋光液溫度的1. 不銹鋼電解拋光液的成分極其作用高低和電流密度的大小來定。在一般情況下，拋光時間隨著電流密度的增加，溫 磷酸度的升高而減少，鋼鐵工件可比有色金屬工件的拋光時間長一些，工件精度和表磷酸是拋光掖中的主要成分，磷

9、酸和磷酸鹽的黏滯性都比較大，有利于微觀面質量要求較高時，也應相應縮短拋光時間，必要時可反復多次進行拋光處理。精品文檔精品文檔 攪拌相互影響的過程，應根據(jù)現(xiàn)場情況靈活應用，適度掌握各種條件，才能獲得最好攪拌可加快電解液的流動，促進金屬表面滯留的氧氣泡的排除，減輕金屬表的 拋光效果。面的過熱現(xiàn)象，從而有利于工件表面光潔度的提高。生產(chǎn)一般采用移動陽極的方五 .不銹鋼電解拋光液的配方法，也有用壓縮空氣來攪拌電解液。1.磷酸基溶液 槽內陰極板配方 1 通用性好，適于碳鋼、低合金鋼和不銹鋼，是應用最廣泛的電解液陰極板材料通常采用鉛版，陰極面積一般稍大，以提高電流效率，陰陽極面配方 2 適于 1Cr18Ni

10、9Ti 之類的奧氏體不銹鋼積比通常為： 1.1-1.5 ： 1。配方 3 適于 1Cr13 之類的馬氏體不銹鋼，也可用于鎳、鋁的電拋光 電位配方 4 適于不銹鋼，拋光質量中等，溶液使用壽命很長不需作再生處理在將拋光液的溫度控制在一定的溫度范圍之內的前提下，如果電位太低，則配方 5 適于不銹鋼，拋光質量好，溶液使用壽命較長，主要用于手表等精密零件無黏液膜形成，也無電解拋光作用發(fā)生，式樣表面灰白；若電位略為升高時，雖配方 6 適于不銹鋼，低合金鋼、高合金鋼、鑄鐵等，強烈攪拌可改善拋光質量。有黏液膜的產(chǎn)生，但很不穩(wěn)定，一旦形成也會立即溶入電解液中，也不產(chǎn)生拋光作用，僅有侵蝕現(xiàn)象產(chǎn)生；如果電位進一步增

11、加，達到某一定值之后，才開始產(chǎn)配方 7 適于除含鎢的高碳鋼以外的大多數(shù)普通鋼，鋼合金元素最高允許含量為鎳生穩(wěn)定的黏液膜，電解拋光才得以產(chǎn)生，并有氧氣逸出，拋光效果逐步提高。隨3.75鉬 0.5 鉻 1.4 錳 1.75 釩 0.3 著電位的持續(xù)升高，黏液膜的厚度也相應增加，薄膜層的電阻上升，拋光電流基配方 8 適于碳綱及含錳、鎳的摸具鋼。本保持不變，在這種電位下，氧氣逸出較為迅速，局部溶液升溫很快，拋光效果效果最佳，光亮度顯著增加，這一區(qū)域是電解拋光的最佳區(qū)域。在這一區(qū)域中若鋼鐵磷酸基溶液電拋光工藝規(guī)范電位很高，由于局部溫度較高，拋光質量較好，但操作工藝不易控制，若電位再度升高，薄膜被擊破，電

12、阻反而下降。此時，便有凹坑出現(xiàn)、拋光效果變差?？偨Y：拋光溫度、拋光時間、拋光電流密度、拋光電位、電解拋光液的比重，這幾個參數(shù)是相互影響相互制約的，一個因素變化就會引起其余幾個因素相應的變化。提高溫度和電位，可以提高溶液的導電能力和金屬的溶解速度。但在一定的電位下，電流密度同時也會隨著溶液導電能力和金屬溶解速度的增加而增加。因此，在高電位作用下，必須采用較短的時間完成拋光任務，反之，在低電位作用下，電流密度必將減少，拋光時間則須延長，但不能太長，否則會產(chǎn)生侵蝕現(xiàn)象?？傊娊鈷伖馐且粋€受前處理、拋光溫度、電位、時間、電流等綜合因素精品文檔精品文檔六 .不銹鋼電解拋光常見故障分析及排除方法1.麻點

13、（過腐蝕點）目前麻點是不銹鋼電解拋光最大的問題點，這種現(xiàn)象受到很多種因素的影響；最直接的影響因素有：電流密度分布不均、氣體逸出不暢、電解液成分偏差。電流密度分布不均影響電流密度分布不均的因素也很多，主要有以下幾種：夾具結構導致工件在 EP 時電流密度分布不均， 改善夾具結構使夾具與工件的接觸比較平衡均勻，在保證夾具印合格的情況下盡量增大夾具與工件的接觸面積。電解拋光液比重下降或超出最大值，每種電解液都有不同的比重范圍，如果比重低于最小值，說明電解液中水分含量增多，水分增加容易產(chǎn)生麻點；比重超出所要求范圍的最大值，容易導致電流密度局部過大，電流分布不均，工件局部發(fā)生過腐蝕產(chǎn)生麻點。磷酸的比重：1

14、.70；濃硫酸的比重： 1.84 ；水的比重：1；電解液水分增加的原因：電解液在生產(chǎn)的過程中會生成水，夾具會攜帶部分水進入槽內。調整電解液比重到最佳范圍，在 EP 前必須吹干夾具和工件上面的水分。溫度過高，溫度高可提高電解液的電導率，增加工件的表面亮度，但容易造成電流密度分布不均而產(chǎn)生麻點。調整溫度到最佳溫度范圍。工件在除油清洗時沒有清洗干凈，有油污殘留在工件上，在 EP 時有油污的地方就會出現(xiàn)麻點。工件的材料問題，不同的工件材料應選用不同種類的電解液，但有時后材料的晶粒結構也會導致工件在EP 過程中出現(xiàn)麻點。盡量選擇較好的材料加工工件。返工零件， 零件在進行第一次 EP 后由于一些局部的外觀

15、問題不良， 而需要機械拋光返拋再進行 EP，工件在第二次 EP 時就容易產(chǎn)生麻點。為了避免第二次產(chǎn)生麻點，二次EP 必須相應的減少時間和電流大小。氣體逸出不暢氣體逸出不暢，主要是工件上裝夾具的角度不合理，工件的孔口方向盡量向上，調整夾具到合適的角度，使工件在EP 時產(chǎn)生的氣體容易散發(fā)。 EP 時間過長根據(jù)工件的材質和工件表面的粗糙度的不同，每個工件的EP 時間也不相同， 當工568成分和操12347作條件磷酸65-8050-6040-45560ml/L68-7060-62（85）1158硫酸15-2020-3034-3736400ml/L3118-22（ 98）鉻酐（CrO35-63-41050g/L12-14甘油25明膠7-8g/L葡萄糖2草酸10-15硫脲8-12乙二胺四1乙酸二鈉水15-415-2020-1722-1690-3密度1.70-1.741.64-1.751.651.76-1.821.70-1.74-1.6-1.7（g/cm3）1.46溫度（）60-9050-