電化學(xué)加工教材

§3.3電化學(xué)加工電化學(xué)加工（ElectrochemicalMachining簡稱ECM）是指通過電化學(xué)反應(yīng)從工件上去除或在工件上鍍覆金屬材料的特種加工方法。早在1834年，法拉第就發(fā)現(xiàn)了電化學(xué)作用原理，以后人們先后開發(fā)出電鍍、電鑄、電解加工等電化學(xué)加工方法，并在20世紀(jì)30～50年代以后開始在工業(yè)上獲得較為廣泛的應(yīng)用。近十幾年來，借助于高新技術(shù)，在精密電鑄、電解復(fù)合加工、脈沖電流電解加工、電化學(xué)微細(xì)加工及數(shù)控電解加工等方面取得較快發(fā)展。目前，電化學(xué)加工已成為一種不可缺少的去除或鍍覆金屬材料及進(jìn)行微細(xì)加工的重要方法，并被廣泛應(yīng)用于兵器、汽車、醫(yī)療器材、電子和模具行業(yè)之中。類別加工原理加工方法應(yīng)用范圍I陽極溶解1．電解加工用于形狀、尺寸加工，如渦輪發(fā)動機(jī)葉片、三維鍛模加工等2．電解拋光用于表面光整加工、去毛刺等II陰極沉積1．電鍍用于表面加工、裝飾及保護(hù)2．電刷鍍用于表面局部快速修復(fù)及強(qiáng)化3．復(fù)合電鍍用于表面強(qiáng)化、磨具制造4．電鑄用于復(fù)雜形狀電極及精密花紋模制造III復(fù)合加工1．電解磨削用于形狀、尺寸加工及超精、光整、鏡面加工等2．電解電火花復(fù)合加工用于形狀、尺寸加工3．電解電火花研磨加工用于形狀、尺寸加工及難加工材料加工4．超聲電解加工等用于難加工材料的深小孔及表面光整加工與其它傳統(tǒng)加工方法相比，電化學(xué)加工具有如下特點：

①可對任何硬度、強(qiáng)度、韌性的金屬材料進(jìn)行加工，加工難加工材料時，其優(yōu)點尤為突出。②加工過程中不存在機(jī)械切削力和切削熱作用，故加工后表面無殘余應(yīng)力、冷硬層，亦無毛刺或棱角，表面質(zhì)量好。③加工可以在大面積上同時進(jìn)行，也無需粗精分開，故一般具有較高的生產(chǎn)率。④

電化學(xué)加工在很多方面還有待進(jìn)一步的發(fā)展和提高，如加工過程監(jiān)測與自動控制、工具設(shè)計、加工精度的提高，以及電化學(xué)作用產(chǎn)物（氣體或廢液）的處理等。

一、電化學(xué)加工的基本原理（一）電化學(xué)加工過程1．原電池導(dǎo)線連：Fe加速溶解2．電化學(xué)反應(yīng)：金屬片和溶液的界面上交換電子的反應(yīng)，

陰極：得電子，還原反應(yīng)；陽極：失電子，氧化反應(yīng)3．電化學(xué)加工：以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的加工方法4．分類：（1）陽極溶解：電解加工，電化學(xué)拋光（2）陰極沉積：電鍍，電鑄（3）電化學(xué)+其他加工方法：電解磨削，電解放電加工

FeCu電流電子流（二）電解質(zhì)溶液1．電解液：電解質(zhì)的水溶液NaCl→Na++Cl-H2O→H++OH-2．PH值PH=-lg[H+]3．電解液性質(zhì)：導(dǎo)電性和濃度、溫度有關(guān)（三）電極電位1．雙電層：化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬表面帶負(fù)電，外層溶液有一層帶正電的離子，金屬愈活潑，傾向愈大。2．電極電位：產(chǎn)生在金屬和他的鹽溶液之間的電位差稱為電極電位，（平衡電極電位）。3．反的雙電層4．標(biāo)準(zhǔn)電極電位：在25℃時，把金屬放在此金屬離子的有效質(zhì)量濃度為1g/L的溶液中，此金屬的電極電位與標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位之差，用U°當(dāng)離子質(zhì)量濃度改變時，電極電位也隨著改變U′——平衡電極電位差，V；

U°——標(biāo)準(zhǔn)電極電位差，V；n——電極反應(yīng)得失電子數(shù)，即離子價數(shù)；a——離子的有效質(zhì)量濃度。式中“+”號用于計算金屬，“—”號用于計算非金屬的電極電位

當(dāng)金屬浸入其它任何電解液中也會有雙電層和電位差。

（四）電極反應(yīng)1．電極反應(yīng)的復(fù)雜性：不純，金相組織不一致，電解液成分，溫度，流速等2．以鐵基材料在14%-18%的NaCl中進(jìn)行電解加工為例（1）陽極反應(yīng)可能反應(yīng)：Fe—2e→Fe+2E=－0.59V；Fe—3e→Fe+3E=-0.323V4OH－—4e→O2↑E=0.867V；2Cl－—2e→Cl2↑E=1.34V*電極反應(yīng)基本規(guī)律：電極電位最低的物質(zhì)將首先在陽極反應(yīng)，所以，上面反應(yīng)中Fe+2最易另外：Fe++2OH－→Fe(OH)2↓墨綠色絮狀物

4Fe(OH)2+2H2O+O2→4F(OH)3↓黃褐色沉淀（2）陰極反應(yīng)

2H++2e→H2↑E=－0.42VNa++e→Na↓E=－2.67V

*電極反應(yīng)基本規(guī)律：電極電位最高的物質(zhì)將首先在陰極反應(yīng)，

（五）極化與鈍化1．電極的極化（1）極化：當(dāng)有電流通過時，會因電子交換速度和離子遷移速度影響而使電極的平衡狀態(tài)遭破壞，使陽極電位向正移（代數(shù)值增大），陰極電位向負(fù)移（代數(shù)值減?。獦O化電極極化分為濃差極化、電化學(xué)極化和鈍化極化三種形式

（2）超電位：極化后的電極電位與平衡電極電位的差值稱為超電位。（3）由極化后的電極電位判斷電化學(xué)加工時哪種物質(zhì)先反應(yīng)：*陽極：電極電位↓→失電子容易→首先反應(yīng)*陰極：電極電位↑→得電子↑→還原反應(yīng)2．金屬鈍化（1）陽極鈍化：在電化學(xué)加工過程中，陽極表面形成一層薄膜（氧化物、氫氧化物）使陽極溶解減速，電極電位上升，稱為陽極鈍化。（2）活化：使金屬鈍化膜破裂的過程影響因素：加熱，通入還原性氣體，加入活性離子等，機(jī)械法去膜常用活性離子：Cl-Br-I-

*只有當(dāng)首先反應(yīng)的物質(zhì)由于電化學(xué)極化或濃差極化時陽極電位向正移，陰極電位向負(fù)移，并接近其他物質(zhì)的電極電位時，其他物質(zhì)才反應(yīng)。二、電解加工（一）電解加工的基本原理1．基本原理：（1）電化學(xué)陽極溶解（2）電解拋光：電極與工件距離較大（100mm），電解液靜止不動，易在陽極形成鈍化膜，所以只能對工件表面進(jìn)行普遍腐蝕，拋光，不影響尺寸。（3）電解加工：*條件：工件接正，工具接負(fù)，工具恒速緩進(jìn)給（0.4-1.5mm/min），電解液流動(5-50m/s)，壓力P：0.49-1.96MPa，電壓：6-24V*原理：最終使各極間距離趨近一致

（4）特點：

<1>與材料硬度，強(qiáng)度，韌性的無關(guān)<2>直線運動，一次可加工出復(fù)雜型腔<3>效率高，電火花加工的5-10倍，不受精度、Ra的限制。進(jìn)給速度可快達(dá)0.3～15mm/min<5>表面質(zhì)量好，無毛刺，變質(zhì)層，Ra1.25-0.2<6>缺點：①電解加工影響因素多，技術(shù)難度高，不易實現(xiàn)穩(wěn)定加工和保證較高的加工精度。②工具電極的設(shè)計、制造和修正較麻煩，因而很難適用于單件生產(chǎn)。③電解加工設(shè)備投資較高，占地面積較大。④

電解液對設(shè)備、工裝有腐蝕作用，電解產(chǎn)物處理不好易造成環(huán)境污染。

（二）電解加工設(shè)備1．機(jī)床：立式，雙柱龍門式（1）作用：安裝夾具，工件，電極，實現(xiàn)相對運動，傳遞電流，電解液（2）特殊性：<1>機(jī)床剛性好:電解液的壓強(qiáng)一般可達(dá)20～40kN。

<2>進(jìn)給穩(wěn)定:一般進(jìn)給速度變化量要求小于5%，爬行量＜0.03mm。

<3>防腐絕緣<4>排氫防暴2．直流電源（1）低電壓5-25V（2）大電流：1000-10000A，密度：100A/cm2（3）常用電源：硅整流電源、晶閘管整流電源、脈沖電流加工電源

3．電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)（1）組成：泵、電極液槽、過濾裝置、管道、閥等（2）多級離心泵：壓力、流量穩(wěn)定;密封、抗腐蝕；（3）凈化：自然沉淀法，散熱，多用水泥

1—電解液槽；2—過濾網(wǎng)；3—管道；4—泵用電機(jī)；5—離心泵；6—加工區(qū)；7—過濾器；8—安全閥；9—壓力表；10—閥門

（三）電解加工基本規(guī)律1．生產(chǎn)率及其影響因素：mm3/min或g/min電化學(xué)當(dāng)量、電流密度、電解液及電極間隙等

（1）電化學(xué)當(dāng)量：<1>電化學(xué)電量：電極上溶解或析出的物質(zhì)多少與通過的電量成正比，比例系數(shù)稱為電化學(xué)當(dāng)量；

m0=kIt，k（g/(Ah)）<2>體積蝕除量：ω（mm3/(Ah)）<3>電流效率η：實際電解加工時，某些情況下在陽極上還可能出現(xiàn)其它反應(yīng)，如氧氣或氯氣的析出，或有部分金屬以高價離子溶解，從而額外地多消耗一些電荷量。

m=ηm0=ηkIt，V=ηV0=ηωIt對于NaCl電解液，陽極上析出氣體的可能性不大，所以η常接近100%。但有時η卻會大于100%，這是由于被電解的金屬材料中含有碳、Fe3C等難電解的微?；虍a(chǎn)生了晶間腐蝕，在合金晶粒邊緣先電解，高速流動的電解液把這些微粒成塊沖刷脫落下來，從而節(jié)省了一部分電解電荷量。

<4>例：某常用15%NaCl加工碳鋼，余量22200mm3，5min加工完，問電流大??？若5000A電流，需多少時間？η=100%ω=133（mm3/(Ah)）（2）電流密度i<1>V=ωiAtη<2>蝕除速度：v=V/t=ωiAηva=v/t=ωiη<3>i越大，加工效率越高，但i太高，火花，析出氯氣，氧氣等<4>實際i決定于電源電壓，間隙大小，電解液及其導(dǎo)電率電解加工的平均電流密度約為10～100A/cm2，當(dāng)電解液壓力和流速較高時，可以選用較高的電流密度。但電流密度過高，將會出現(xiàn)火花放電，析出氯、氧等氣體，并使電解液溫度過高，甚至在間隙內(nèi)會造成沸騰氣化而引起局部短路。

（3）電極間隙：實際加工中知道，電極間隙愈小，電解液的電阻也愈小，電流密度就愈大，因此蝕除速度就愈高

<1>△↓→電阻↓→i↑→v↑

σ——電導(dǎo)率，1/（Ω·mm）；UR——電解液的歐姆電壓，V；Δ——加工間隙，mm（4）電解液<1>電解液的作用：①

作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電流；②

在電場作用下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，使陽極溶解能順利而有控制地進(jìn)行；③

將加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電解產(chǎn)物及熱量及時帶走，起到更新和冷卻作用。要求：①

具有足夠的蝕除速度

具有很高的電導(dǎo)率。②

具有較高的加工精度和表面質(zhì)量

電解液中所含金屬陽離子必須具有較負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（U°＜-2V），如Na+、K+等。③

陽極反應(yīng)的最終產(chǎn)物應(yīng)是不溶性化合物④

要求電解液具有良好的綜合性能

如加工范圍廣、性能穩(wěn)定、安全性好及價格便宜等。<2>參數(shù)：種類，濃度，壓力，流速，流向，導(dǎo)電率，電解產(chǎn)物含量等<3>分類：中性，酸性，堿性*酸性電解液除用在高精度、小間隙、細(xì)長孔以及鍺、鉬、鈮等難溶金屬加工外，一般很少選用。*堿性電解液對人身體也有損害，且會生成難溶性陽極薄膜，因此僅用于加工鎢、鉬等金屬材料。*中性鹽溶液腐蝕性小，使用時較安全，故應(yīng)用最普遍。

<4>常用配方①NaCl電解液活性Cl-離子，陽極工件表面不易生成鈍化膜，所以具有較大的蝕除速度，而且沒有或很少有析氧等副反應(yīng)，電流效率高，加工表面粗糙度值也小。NaCl是強(qiáng)電解質(zhì)，導(dǎo)電能力強(qiáng)，而且適用范圍廣，價格便宜，所以是應(yīng)用最廣泛的一種電解液。

NaCl電解液的蝕除速度高，但其雜散腐蝕也嚴(yán)重，故復(fù)制精度較差。NaCl電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)常在20%以內(nèi)，一般為14%～18%，當(dāng)要求較高的復(fù)制精度時，可采用較低的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（5%～10%），以減少雜散腐蝕。常用的電解液溫度為25～35℃，但加工鈦合金時，必須在40℃以上。②NaNO3電解液是一種鈍化型電解液，

NaNO3電解液在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%以下時，成型精度高，而且對設(shè)備腐蝕性小，使用安全，價格也不高（為NaCl的一倍）。它的主要缺點是電流效率低，生產(chǎn)率也低，另外加工時在陰極上有氨氣析出，所以NaNO3會有所消耗。

③NaClO3電解液該電解液加工精度高。當(dāng)加工間隙達(dá)1.25mm以上時，陽極溶解幾乎完全停止，且有較小的表面粗糙度值。其在20℃時溶解度達(dá)49%（此時NaCl為26.5%），因而導(dǎo)電能力強(qiáng)，可達(dá)到與NaCl電解液相近的生產(chǎn)率。另外，它對設(shè)備的腐蝕作用很小。但不足的是其價格較貴（為NaCl的5倍），而且由于它是一種強(qiáng)氧化劑，使用時要注意防火安全。<5>濃度與溫度：電解液溫度不宜超過60℃，一般在30～40℃范圍內(nèi)較為有利。NaCl電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)常為10%～15%，一般不超過20%，當(dāng)加工精度要求較高時，常小于10%。NaNO3電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在20%左右，而NaClO3常用15%～35%。

<6>流速與電流密度配合：加工過程中電解液必須具有足夠的流速，以便及時將氫氣、金屬氫氧化物等電解產(chǎn)物和加工區(qū)的大量熱量帶走。電解液的流速一般約在10m/s左右，電流密度增大時，流速要相應(yīng)增加。改變流速可通過調(diào)節(jié)電解液泵的出水壓力來實現(xiàn)。

<7>流動方向：電解液的流向有三種形式，即正向流動、反向流動和橫向流動

電解液的流向（a）正向流動；（b）反向流動；（c）橫向流動

從流動均勻性、加工穩(wěn)定性、表面粗糙度及加工間隙考慮，反向流動與橫向流動形式要優(yōu)于正向流動。

2．加工精度：進(jìn)給速度影響△（1）斜面的法向速度Vn=Vbcosθvb實際上傾斜底面上在進(jìn)給方向的加工間隙往往并未達(dá)到平衡間隙Δb值。底面愈傾斜，即θ角越大，計算出Δn值與實際值的偏差也愈大，因此，只有當(dāng)θ≤45°且精度要求不高時，方可采用此式。當(dāng)?shù)酌孑^傾斜，即θ＞45°時，并作適當(dāng)修正

（2）直壁間隙：當(dāng)電解加工型孔時，決定尺寸和精度的是側(cè)面間隙Δs。若電解液為NaCl，陰極側(cè)面不絕緣，則工件型孔側(cè)壁始終處在被電解狀態(tài)，勢必形成“喇叭口”。隨進(jìn)給深度而定，形成拋物線喇叭口（3）影響間隙大小的因素還有：濃度，溫度，流速，電場分布等3．表面質(zhì)量：電解加工的表面粗糙度能達(dá)到Ra1.25～0.16μm，不會在加工表面發(fā)生塑性變形，不存在殘余應(yīng)力、冷作硬化或表面燒傷

（1）工藝參數(shù)：<1>電流密度高，則效率高，有利于均勻溶解<2>流速↑→流場不均，真空→表面質(zhì)量↓流速↓→排除不暢，局部高溫<3>溫度↑↑→陽極表面局部剝落溫度↓↓→鈍化嚴(yán)重，形成黑膜（2）工件材料：合金成分，金相組織，熱處理狀態(tài)等，（3）工具陰極的表面質(zhì)量

（四）提高電解加工精度的途徑1．混氣加工（GasMixedElectrolyticMachining）:指在電解液中均勻混入一定量的氣體，供所形成的氣泡提高加工穩(wěn)定性和精度的電解加工。

（1）原理及特點

<1>將一定壓力的氣體（CO2，N2或空氣）經(jīng)混氣裝置與電解液混合在一起，形成氣液混合物，送入加工區(qū)。

1—電解液；2—壓縮空氣（或氮氣、二氧化碳?xì)猓?—氣液混合腔；4—工具陰極；5—工件陽極

<2>氣體增加了電阻率，使電流密度下降，電解趨于停止—間隙均勻

<3>上部間隙和下部間隙不同

使電解液向非線性方向轉(zhuǎn)化。間隙內(nèi)的電阻率隨著壓力的變化而變化，一般間隙小處壓力高，氣泡體積小，電阻率較低，電解作用強(qiáng)；間隙大處剛好相反，電解作用弱。

<4>側(cè)面間隙小而均勻，不出現(xiàn)喇叭口

氣液混合比是指混入電解液的空氣流量與電解液流量之比。由于氣體體積隨壓力而變化，所以在不同壓力下，氣液混合比是不同的。

（2）工藝特點：<1>電解液密度、粘度降低，可在較小壓力下，增大流速；<2>氣泡攪拌作用，消除死水區(qū)，加工穩(wěn)定<3>生產(chǎn)率較低<4>成型精度高，表面質(zhì)量好，陰極設(shè)計簡單；混氣電解加工的加工間隙小而均勻，故工具陰極的外形尺寸可按工件的相應(yīng)尺寸作大致均勻的縮小，不必進(jìn)行復(fù)雜的計算和修整。

<5>供氣設(shè)備，抽風(fēng)等，投資大；

<6>混氣比1：1-1：3（體積比）

2．小間隙電解加工（1）蝕除速度：va=c/△（2）凸起處：；凹出：(3)如果加工間隙Δ小，則的比值增大，凸出部位的去除速度將大大高于低凹處，提高了整平效果。由此可見，加工間隙愈小，愈能提高加工精度。

（4）間隙太小，液流阻力增加，短路，

△δ小間隙電解加工的應(yīng)用受到機(jī)床剛度、傳動精度、電解液系統(tǒng)所能提供的壓力、流速以及過濾情況的限制

vaVa’3．脈沖電流電解加工（1）加工原理：以頻率低的脈沖電流，有脈沖時，電流密度高，無脈沖時，電解產(chǎn)物被排除，更新，加工穩(wěn)定；（2）可用小間隙加工（3）電流效率高，（4）平均電流低，加工速度慢。

4．改善電解液（1）采用復(fù)合電解液

NaCl+少量Na2MoO4NaWO4加工鐵基合金，既保持NaCl電解液的高效率，又提高了加工精度。

采用NaCl5%～20%+CoCl20.1%～2%+其余為H2O的電解液（指質(zhì)量分?jǐn)?shù)），可在相對于陰極的非加工表面形成鈍化層或絕緣層，從而避免雜散腐蝕。

（2）低濃度電解液：對于NaNO3電解液，過去常用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%。如果采用NaNO34%的低質(zhì)量分?jǐn)?shù)電解液，加工壓鑄模，加工表面質(zhì)量良好，間隙均勻，復(fù)制精度高，棱角很清，側(cè)壁基本垂直，垂直面加工后的斜度小于1°。加工球面凹坑，可直接采用球面陰極，加工間隙均勻，因而可以大大簡化陰極設(shè)計。采用低質(zhì)量分?jǐn)?shù)電解液的缺點是效率較低，加工速度不能很快。

（五）電極尺寸的確定1．根據(jù)型腔尺寸初步確定，再根據(jù)工藝試驗進(jìn)行修復(fù)2．平衡間隙：3．側(cè)面間隙：不絕緣：；側(cè)面絕緣：4．法向間隙：△h=△b/cosθ

（六）電解加工工藝及應(yīng)用鍛模型腔，拉絲模，拋光等，深孔擴(kuò)孔，內(nèi)孔來復(fù)線，內(nèi)齒輪，葉片等1．型腔加工：對鍛模、輥鍛模等型腔模，大多采用電火花加工，其加工精度較容易控制，但生產(chǎn)率較低。因此對模具消耗量較大，精度要求一般的礦山機(jī)械、汽車拖拉機(jī)等制造廠。電解加工鍛模可獲得較高的生產(chǎn)率和較低的粗糙度值，其尺寸精度為±0.15～±0.3mm，采用混氣電解加工鍛模，可大大簡化陰極工具設(shè)計，且加工精度可以控制在±0.1mm之內(nèi)，為保證流場均勻，在某些特殊部位，應(yīng)加開增液孔或增液縫。

1—噴液槽；2—增液孔；3—電解液

2．拉絲模擴(kuò)孔3．電化學(xué)拋光

電解拋光是一種表面電化學(xué)光整加工方法，用于改善工件的表面粗糙度和表面物理機(jī)械性能，而不用于對工件進(jìn)行形狀和尺寸加工。①電解拋光的特點a．與電解加工的主要區(qū)別在于：加工間隙大、電流密度較小、電解液一般不流動，必要時攪拌即可，拋光用陰極及設(shè)備簡單；b．電解拋光效率較機(jī)械拋光高，不受被加工材料的硬度、強(qiáng)度等性能限制，因而應(yīng)用廣泛；c．拋光后表面常常生成致密牢固的氧化膜等膜層，且不會產(chǎn)生加工變質(zhì)層和新的殘余應(yīng)力。②影響拋光質(zhì)量的因素a．電解液的成分、比例對拋光質(zhì)量有著決定性的影響；b．電參數(shù)主要是陽極電位和陽極電流密度；c．電解液的溫度及其攪拌情況；d．表面層的金相組織與原始狀態(tài)金屬組織愈均勻、細(xì)密，其拋光效果愈好。（4）電解倒棱去毛刺機(jī)械加工中去毛刺的工作量很大，尤其是去除硬而韌的金屬毛刺，費時費事。電解倒棱去毛刺，不僅省工、省時、減輕勞動強(qiáng)度、快速高效，而且可對傳統(tǒng)加工方法難以或無法加工的部位，進(jìn)行倒棱去毛刺。電解孔邊倒角去毛刺1—工件；2—陰極；3—通液孔；4—絕緣層；5—毛刺；6—工件孔

三、電解磨削（一）基本原理1．電化學(xué)陽極溶解+機(jī)械磨削：電解機(jī)械復(fù)合加工是利用電解作用與機(jī)械切削或磨削作用相結(jié)合而進(jìn)行加工的復(fù)合加工。

2．主要靠電化學(xué)溶解作用3、陰極工具是含有磨粒的導(dǎo)電砂輪，電解磨削過程中，金屬主要是靠電化學(xué)作用腐蝕下來，導(dǎo)電砂輪起磨去電解產(chǎn)物陽極鈍化膜和整平工件表面的作用。

（二）特點1．加工范圍廣；2．加工精度高，表面質(zhì)量高，磨削力，熱小，不產(chǎn)生毛刺，裂紋，燒傷等，Ra1.63．砂輪磨損小4．用腐蝕能力弱的鈍化型電解液，(NaNO3)（三）在模具加工中的應(yīng)用1．磨削難加工材料；2．減少加工工序，保證磨削質(zhì)量；3．提高效率；4．模具修光，電化學(xué)機(jī)械磨拋光。Ra0.16μm

四、電鑄成形（一）原理，特點1．原理：用導(dǎo)電的原模作陰極，用電鑄的金屬作陽極，用電鑄材料的金屬鹽（如硫酸銅）溶液作電鑄溶液。在直流電源的作用下，電鑄溶液中的金屬陽離子在陰極上還原成金屬，沉積于原模表面，而陽極金屬則源源不斷地變成金屬離1—電鍍槽；2—陽極；3—直流電源；4—電鑄層；5—原模（陰極）；6—攪拌器；7—電鑄液；8—過濾器；9—泵；10—加熱器

子溶解到電鑄液中進(jìn)行補(bǔ)充，使溶液中金屬離子的濃度保持基本不變。當(dāng)陰極原模電鑄層逐漸加厚達(dá)到要求的厚度時，與原模分離，即可獲得與原模型面凹凸相反的電鑄件。陰極沉積，原模上沉積金屬，厚度0.05-8mm2．特點：（1）復(fù)制精度高：能獲得尺寸精度高、表面粗糙度小于Ra0.1μm的復(fù)制品，

（2）重復(fù)精度高：同一原模生產(chǎn)的電鑄件一致性極好；（3）原模材料不一定是金屬；石膏、石蠟、環(huán)氧樹脂等作為原模材料

（4）不需特殊的設(shè)備，槽作簡單；（5）速度慢，（十幾小時-幾百小時），尖角，凹槽處鑄層不均，鑄層內(nèi)有內(nèi)應(yīng)力，不能受沖擊負(fù)荷。

（二）設(shè)備1．電源：低電壓，大直流電，12V，i=15-30A/dm22．電鑄槽：應(yīng)選用不與電鑄溶液起作用而引起腐蝕的材料

3．?dāng)嚢柩h(huán)系統(tǒng)：攪拌的作用可降低濃差極化，加大電流密度，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。

4．加熱器，冷卻器，恒溫條件。蒸汽、熱水、電熱或煤氣加熱

（三）工藝過程1．分析產(chǎn)品圖樣，設(shè)計制造原模（1）確定尺寸時考慮制品的收縮性，即15’—30’脫模斜度；（2）承受電鑄部分應(yīng)按制品放長3-5mm；（3）Ra小，避免尖角。原模的設(shè)計必須考慮工件的結(jié)構(gòu)、精度、可加工性能及脫模工藝等因素。具體設(shè)計的要求有：內(nèi)外棱角應(yīng)采取盡可能大的過渡圓弧，以免電鑄層內(nèi)棱角處太薄而外棱角處太厚；原模長度應(yīng)大于工件長度，即留有8～12mm的加工余量。對耐久性原模，脫模斜度一般為1°～3°?？紤]順利脫模，原模表面粗糙度值要小于Ra0.4～0.2μm；外形復(fù)雜不能整體脫模的零件，應(yīng)選用臨時性原?；蚪M合式原模。

2．電鑄前處理，（能電鑄，順利脫模）（1）金屬原模去油去銹，重鉻酸鹽溶液鈍化使形成不太牢固的鈍化膜，以便于電鑄后易于脫模，不銹鋼和鍍鉻的原模，本身具有鈍化膜

。噴一層聚乙烯醇感光膠，曝光，烘干后再鍍銀（2）非金屬：防水處理（浸石蠟），在化學(xué)鍍銀（銅）等以極細(xì)的石墨、銅粉或銀粉混合少量膠粘劑做成導(dǎo)電膠，均勻涂敷在原模表面上；用真空鍍膜或陰極濺射（離子鍍）法使表面覆蓋一薄層金、銀或鉑的金屬膜；用化學(xué)鍍的方法，在非金屬表面鍍上一層銀、銅或鎳。此法較常用。

3．電鑄成型：常用材料：銅，鎳，鐵，等4．襯背：方法：澆鋁，鉛錫合金，熱固塑料等5．脫模：通常鑲?cè)肽Ｌ缀筮M(jìn)行，方法：錘打，加熱，冷卻，脫模架（四）電鑄成形實例1．型腔模電鑄（1）鋼制原模的電鑄工藝*制造原模：原模長度比型腔深度長5-8mm；*清洗，鈍化后鍍鉻；*電鑄，機(jī)械加工*與模套組合*脫模

（2）鋁制原模的電鑄工藝*制造原模：采用鍛造毛坯，機(jī)械加工后砂紙打光，長度較型腔深度長5-8mm；*鋁原陽模鍍鋅鍍銅，*電鑄*型腔模機(jī)械加工*脫模（用NaOH溶液蝕除原陽模）（3）有機(jī)玻璃原模的電鑄工藝*原模制造*化學(xué)鍍銀，再鍍一層銅；*電鑄；*脫模（熱水煮）*型腔機(jī)加工；*型腔與模套組合

2．電鑄電極：銅層厚度大于2mm，用于電火花加工的電極3．精密電鑄：細(xì)微孔，斷面復(fù)雜的異型孔（1）切削加工鋁合金型芯；（2）電鑄金屬鎳，（3）車外圓（4）去型芯（NaOH）

五、化學(xué)加工*化學(xué)加工是利用酸堿鹽等化學(xué)溶液與金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬腐蝕溶解，改變工件尺寸形狀的一種加工方法。（一）化學(xué)刻蝕加工1．原理與特點（1）化學(xué)銑削，非加工表面保護(hù)，浸入化學(xué)溶液進(jìn)行腐蝕（3）應(yīng)用：較大工件金屬表面厚度減薄加工，如電極尺寸縮小，刻蝕文字標(biāo)志，簡單花紋等。（2）特點：*可加工任何金屬，不受硬度、強(qiáng)度限制；*適于大面積多件加工；*精度不高，不易加工深而細(xì)小的窄槽，型孔，尖角；*無應(yīng)力裂紋，毛刺；*腐蝕液及蒸汽對人體、設(shè)備有害2．工藝過程（1）涂覆，之前應(yīng)除油，除銹，并預(yù)腐蝕；刷鍍，噴涂，浸涂保護(hù)層（氯丁橡膠，丁基橡膠），厚度0.2mm（2）刻型（3）腐蝕：由工件材料選溶液，腐蝕深度由時間定：

HNO3(20%)+H2SO4(5%)+H3PO4(5%)，55-70℃，碳鋼：0.018-0.025mm/min表面預(yù)處理涂保護(hù)層固化刻型化學(xué)腐蝕清洗去保護(hù)層化學(xué)刻蝕工藝過程（二）照相化學(xué)腐蝕加工

§3.4超聲波加工，激光加工一、超聲波加工（一）原理，特點**利用工具端面作超聲振動，并通過懸浮液中的磨料加