不銹鋼電解拋光技術(shù)專題

1、不銹鋼電解拋光技術(shù)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局部發(fā)生選擇*溶解以形成平滑外表的方法。它是一個簡潔的陽極氧化過程，伴隨著工件外表的溶解和和氧化，但又不同于陽極氧化。電解拋光的拋光機理是：黏膜理論：電解拋光在確定的條件下，金屬陽極的溶解速度大于溶解產(chǎn)物離開陽極外表對電解液中集中的速度，于是溶解產(chǎn)物就在電極外表積存，形成一層黏*膜，這層黏*膜的電阻比電解液的大，而且可以溶解在電解液中，它沿陽極外表的分布是不均勻的，在外表的微凸處的微黏膜厚度比凹處小，導致 凸處的電阻也較小，從而造成電流

2、集中，與微凹處相比，微凸處電流密度較大，電位上升，從而使氧氣簡潔析出，有利于黏膜溶解集中，加快了微 凸部位金屬的溶解。隨著電解拋光時間的連續(xù)，陽極外表上的微凸處被漸漸削平，使整個外表變得平滑、光亮。氧化膜理論：在電解拋光過程中，由于析出氧的作用在金屬外表形成一層氧化膜，陽極外表呈鈍態(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。由于在陽極外表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)物向溶液中集中，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展。而且微凸處進展的速度比微凹處快，其結(jié)果，微凸處金屬被優(yōu)先溶解

3、削去，使陽極外表到達平滑、光亮。電拋光陽極過程的特點：電拋光過程依據(jù)金屬外表的*質(zhì)、溶液成分、工作條件，在陽極四周可能發(fā)生以下反映 陽極溶解，當進展電拋光時，金屬外表的原子就轉(zhuǎn)入到電解液中成為離子，陽極發(fā)生溶解：Me=Me(n+)+ne 氧化膜或氧吸附層形成，電拋光時，在陽極外表會生成一層氧化膜或氧吸附層，此膜的厚度打算于金屬的質(zhì)、電解液成分、工藝標準。2Me(n+)+2OH-=Me2On+nH2O氣態(tài)氧的析出：4OH-=O2+2H2O+4e溶液中還存在多種物質(zhì)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狀況下，零件外表就會產(chǎn)生陽極極化現(xiàn)象，而且在陽極極化的

4、工程中有確定的曲線規(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 局部：電壓增加，電流增長較慢，陽極外表未活化，不能正常溶解。 BC 局部，電流與電壓成比例增加，陽極外表活化產(chǎn)生正常溶解，金屬具有強腐蝕型外表。 CD 局部，在C 點四周曲線發(fā)生突變，當電壓從小增加到U2 時，電流強度會有所下降，說明金屬外表氧化膜生成，電阻增大，金屬外表開頭形成黏液膜。 DE 局部，隨著電壓的上升電流強度卻保持不變，曲線消滅水平局部，金屬外表生成了黏液膜，具備拋光外表的條件，金屬外表正常溶解可得到光澤的外表。 從 E 點開頭只要電壓略微增加，便引起電流強度的急劇增加，這是陽極上氧的析出的標志，雖然陽

5、極外表得到光亮，但同時產(chǎn)生了腐蝕斑點點狀凹坑，電拋光過程受到破壞。通過試驗，當電解拋光時給 EP 槽施加至鈍電壓，電流就會依據(jù)陽極極化曲線的形式進展變化；把整流器調(diào)到穩(wěn)壓狀態(tài)，調(diào)整電壓到工件至A 1S B C 點-電流的至高點 ，從 C D 點E 點，電拋光過程完畢。A D 2-3S1-2M依據(jù)工件材質(zhì)而定。三.法拉第電解定律內(nèi)容：在電解時，電極上發(fā)生化學反響的物質(zhì)的量和通過電解池的電量 q 成正比公式：m =q/(z*F )*M =M/(z*F) *I*t m：電極上參與化學反響的物質(zhì)的質(zhì)量 M：參與反響物質(zhì)的摩爾質(zhì)量 /mol F：法拉第電解常數(shù)：96485 C/ molZ:電極反響的計量

6、方程式中電子的計量系數(shù)t: SIA電極上每析出或溶解1 mol 96485 C，也就是說用同等的電量通過各種不同的電解質(zhì)溶液時，在電極上析出或溶解各物質(zhì)的質(zhì)量與它們的摩爾質(zhì)量成正比。四.不銹鋼的電解拋光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，其中還添加一局部添加劑。不銹鋼電解拋光液的成分極其作用磷酸磷酸是拋光掖中的主要成分，磷酸和磷酸鹽的黏滯*都比較大，有利于微觀凸起處金屬的優(yōu)先溶解，對金屬的腐蝕*比較小，對獲得平坦光亮的 外表起重要的作用。硫酸硫酸可提高電解液的導電率，改善分散力氣，減輕對有色金屬的腐蝕，提高鋼鐵工件的光滑度。濃度過高，鋼鐵溶解速度過快，外表光澤*下降

7、， 濃度過低，簡潔使鋁及其合金發(fā)生斑點狀腐蝕。鉻酐鉻酐可促進金屬外表氧化膜的形成，減輕和避開溶液對金屬的腐蝕，提高整平作用，以獲得光滑度高的外表。不銹鋼電解拋光溶液的把握參數(shù)溫度不同的電解拋光液有不同的溫度把握范圍，溫度上升有利于金屬的溶解，但是有可能產(chǎn)生過腐蝕，降低外表的光澤*。一般溫度上升時要相應(yīng)提 高電流密度，才能保證工件外表的光滑度。電流密度電流密度也是工件在EP 15A-80A/dm2;馬氏體不銹鋼電流密度 75A-82A/dm2。電流密度要依據(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，難以形成致密的氧化膜或穩(wěn)定的黏膜，電極外表過熱，電化學反響猛烈，簡潔產(chǎn)生腐蝕點

8、和條紋；電流密度過低，陽極始終處于陽極溶解狀態(tài)，也不能提高金屬工件外表的光滑度。拋光時間在電解拋光過程中，拋光時間并不是越長越好，它要依據(jù)電解拋光液溫度的凹凸和電流密度的大小來定。在一般狀況下，拋光時間隨著電流密 度的增加，溫度的上升而削減，鋼鐵工件可比有色金屬工件的拋光時間長一些，工件精度和外表質(zhì)量要求較高時，也應(yīng)相應(yīng)縮短拋光時間，必要時 可反復屢次進展拋光處理。攪拌攪拌可加快電解液的流淌，促進金屬外表滯留的氧氣泡的排解，減輕金屬外表的過熱現(xiàn)象，從而有利于工件外表光滑度的提高。生產(chǎn)一般承受 移動陽極的方法，也有用壓縮空氣來攪拌電解液。槽內(nèi)*極板*極板材料通常承受鉛版，*極面積一般稍大，以提高

9、電流效率，*陽極面積比通常為：1.1-1.5：1。電位在將拋光液的溫度把握在確定的溫度范圍之內(nèi)的前提下，假設(shè)電位太低，則無黏液膜形成，也無電解拋光作用發(fā)生，式樣外表灰白；假設(shè)電位略 為上升時，雖有黏液膜的產(chǎn)生，但很不穩(wěn)定，一旦形成也會馬上溶入電解液中，也不產(chǎn)生拋光作用，僅有侵蝕現(xiàn)象產(chǎn)生；假設(shè)電位進一步增加，達 到某確定值之后，才開頭產(chǎn)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。隨著電位的持續(xù)上升，黏液膜的厚度也相 應(yīng)增加，薄膜層的電阻上升，拋光電流根本保持不變，在這種電位下，氧氣逸出較為快速，局部溶液升溫很快，拋光效果效果最正確，光亮度顯著增 加，這一區(qū)域是電解拋光的最

10、正確區(qū)域。在這一區(qū)域中假設(shè)電位很高，由于局部溫度較高，拋光質(zhì)量較好，但操作工藝不易把握，假設(shè)電位再度上升，薄 膜被擊破，電阻反而下降。此時，便有凹坑消滅、拋光效果變差?？偨Y(jié)：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(yīng)的變化。提高溫度和電位，可以提高溶液的導電力氣和金屬的溶解速度。但在確定的電位下，電流密度同時也會隨著溶液導電力氣和金屬溶 解速度的增加而增加。因此，在高電位作用下，必需承受較短的時間完成拋光任務(wù)，反之，在低電位作用下，電流密度必將削減，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?/p>

11、，電解拋光是一個受前處理、拋光溫度、電位、時間、電流等綜合因素相互影響的過程，應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場狀況機敏應(yīng)用，適度把握各種條件， 才能獲得最好的 拋光效果。WB-260不銹鋼電解拋光工藝一、特點1、拋光效率高，數(shù)分鐘內(nèi)可拋光至鏡面光亮，且拋光深度強，拋光后光澤保持長期不變。2、拋光液磷酸含量低，本錢低，較一般使用的傳統(tǒng)拋光液低 30%以上。31 倍左右。4、拋光液穩(wěn)定簡潔維護治理。5、適用 18-8 類型奧氏體不銹鋼拋光，也適用鎳基合金拋光。二、拋光液組成和操作條件濃磷酸1.74510ml/L887.4g/L濃硫酸比重 1.84395ml/L726.8g/LWB-260 添加劑水50ml/L52.5g

12、/L50ml/L50g/L溫度DA電壓615A/dm2507560651012A/dm258 伏拋光時間35 分鐘*極材料鉛或鉛合金*極面積陽極面積231三、開槽步驟WB-260 添加劑是一種外表活*劑，在其使用初期電解拋光時會產(chǎn)生大量泡沫，因此拋光液液面與拋光槽頂部之間的距離不應(yīng) 15cm。準確計算將欲配制的電解拋光液的體積，再依據(jù)拋光液組成將所要參與的拋光液各組分按以下挨次參與拋光槽內(nèi)。1、注入所需水量。2、參與所需磷酸量。3、切記硫酸用水稀釋時會釋放出大量熱量，溶液溫度急劇上升，邊攪拌邊添加，當溫度升至 80時應(yīng)停頓添加，待溶液冷卻后再進一步添加直至全部加完。4、參與所需數(shù)量WB-260

13、 添加劑，邊攪拌邊添加，添加完畢后徹底攪拌以確保均勻混合。四、工藝流程12% 硫酸溶液5% 碳酸鈉溶液烘干五、槽液維護及補加1、不銹鋼工件在進入拋光槽之前應(yīng)盡可能將殘留在工件外表的水分除去，因工件夾帶過多水分有可能造成拋光面消滅嚴峻麻點，局部浸蝕而導致 工件報廢。2、在電解拋光過程中，作為陽極的不銹鋼工件，其所含的鐵、鉻、鎳元素不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘匐x子溶入拋光液內(nèi)而不在*極外表沉積。隨著拋光過程的 進展，金屬離子濃度不斷增加，當?shù)竭_確定數(shù)值后，這些金屬離子以磷酸鹽和硫酸鹽形式不斷從拋光液內(nèi)沉淀析出，沉降于拋光槽底部。為此，拋 光液必需定期過濾，去除這些固體沉淀物。3、在拋光槽運行過程中，除磷酸、硫酸

14、不斷消耗外水分因蒸發(fā)和電解而損失，此外，高粘度拋光液不斷被工件夾帶損失，拋光液液面不斷下降， 需經(jīng)常往拋光槽補加穎拋光液和水。4、該拋光液在未經(jīng)拋光前的原始比重為 1.68，在拋光槽運行過程中，拋光液的比重應(yīng)把握在 1.680.03 的范圍內(nèi)。拋光液比重和粘度過高，說明拋光液含水量缺乏或硫酸含量偏高磷酸含量偏低；反之，拋光液比重過低，說明拋光液含水量過高。經(jīng)常用比重計測定拋光液的比重是一種簡潔有 效的把握手段。5、在有條件的狀況下，最好定期分析拋光液的酸度、磷酸及硫酸的含量。六、設(shè)備要求電解拋光液通常為礦物酸并在較高的溫度下操作，因此拋光槽、清洗槽、*極、加熱盤管及排風裝置必需由可耐拋光液腐蝕

15、的材料制造。1、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧玻璃鋼以及內(nèi)襯上述材料的鋼槽均可用作電解拋光槽。2、電加熱或蒸汽加熱盤管可選用以下材料：、聚四氟乙烯盤管：管束式聚四氟乙烯換熱器用于蒸汽加熱。聚四氟乙烯電加熱管用于電加熱。聚四氟乙烯盤管價格雖高但使用壽命長且電中*。、純鉛或鉛銻合金盤管：純鉛或鉛銻合金可用作電解拋光蒸汽加熱盤管。為增加盤管使用壽命，在拋光液液面與空氣交界處應(yīng)另用鉛加厚。、石英電加熱管。3、掛具：帶有鈦制掛鉤的外涂塑溶膠的銅掛具的使用壽命最長。因本拋光液不含鉻酸，也可用磷青銅作掛鉤。 EP工藝流程的評估Compart RA 5Fe/Cr 2:1。EP的操作方法不合理且效率不高，達不到

16、客戶的要求。RA Fe/Cr 比率。EP 的目的是要去除工件外表的不平線條。900 1000 型號的砂紙Cr/Fe 比率 2:1 EP 超過了預期的效果，就要抽出夾具長條并去除內(nèi)雜物。RAs1086420TIMERA 10 7 EP RA 減小到規(guī)定程度。一般來說，假設(shè)使用適宜的電流量，你們可以使RA 削減 50到 60，這樣可以幫助你們確定足夠的電流量使工件到達規(guī)定要求RA并且能去除一些金屬主要是Fe而得到規(guī)定的Cr/Fe 比Fe的氧化物也會削減并在零件外表形成一層氧化膜，氫的含量也會削減。你們必需在 EP 時記錄一些參數(shù)化學及電學方面。一旦你們找到能滿足客戶要求的參數(shù)就記錄并存檔。這些參數(shù)

17、最終都會影響效果。用于 EP 的參數(shù)應(yīng)當要與技術(shù)員的數(shù)據(jù)表相符。在容器里的滴定化學反響能確定金屬 Fe 的百分含量，之后調(diào)整相關(guān)金屬的百分比重按所需使用蒸餾水。EP EP 效果之一。在沒有任何阻礙的條件下傳送電流是首要考慮的。保持線路，連接點，*極和零件的清潔可以提高電流的傳送效率。EP 時夾具是最重要的物件。雖然設(shè)計一個夾具沒有準確的規(guī)定，仍有些參數(shù)要考慮。首先要計算出零件的外表積，以便將零件插入夾具中。計算過1 amps/sq. inch20%1 amp/sq. inch左右，但這只是一個試驗及錯誤分析過程，不斷進展這個過程直到到達預期的效果。最好的夾具材料是銅以及掩蓋其外表的鈦。銅能傳送

18、電流 1000amps/sq.in. 并通過其外表的鈦均勻地傳送電流。其次最好的是銅和彈*銅，磷青銅夾子或鈦夾子及塑膠外表的夾具主架。*極端的材料也要考慮， 1/4inch 內(nèi)徑(ID)的可以用銅材料，對于任何更小的內(nèi)徑(ID)316L S/S.,316L S/S.做成的*極外徑(OD)上陽極和*2:1 的比率使用。記住電流*電壓功率功率代表熱量。功率越低，粘膜越不簡潔被破壞。在內(nèi)徑(ID)里加工時很簡潔引起粘膜破壞，由于空間狹窄，熱量很簡潔 在內(nèi)徑(ID)里加工時產(chǎn)生?？偨Y(jié)試驗及錯誤分析只是確定及解決問題的方法之一。但這個過程解決了前期不良問題，再通過夾具設(shè)計就能得到需要的效果。做完這一步，

19、下一步就 能確定工藝流程以到達客戶的要求。開頭用固定的電流進展一系列操作測試出 Cr/Fe RA EP 30%的液體中反響不到 1 分鐘時間，再漂洗，烘干。當這個過程完畢，記錄結(jié)果，檢查任何可能存在的缺陷，確定有哪些缺陷，存在缺陷的地方及引起缺陷的緣由。S136 不銹鋼由于具有較好的機械性能和較強的耐蝕性,國內(nèi)所用S136 不銹鋼多數(shù)從瑞典進口,其成分為:C0.38%、Cr13.6%、Mn0.5%、V0.3%、Si0.8%,相當于國產(chǎn) 4Cr13?，F(xiàn)在國內(nèi)模具制造業(yè)把S136 不銹鋼作為主要的注塑模具材料之一加以使用,而且使用量越來越大。依據(jù)注塑模具的生產(chǎn)要求,模具加工外表的外表粗糙度值一般小

20、于Ra0.4m, 此,經(jīng)電火花成型加工后,模具外表多承受機械或人工方式,用砂紙、油石等進展光整加工,工人勞動強度大,工作效率低,備簡潔、拋光質(zhì)量好、可達性強等優(yōu)點,目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、化工、輕工、建筑裝飾等行業(yè),可對銅、鎳、 鋁及其S136 不銹鋼爭辯出了一種在常溫條件下,本錢較低、拋光效果較好的電化學拋光工藝。根本原理不銹鋼的電化學拋光是基于金屬陽極的電化學溶解原理,工件為陽極,不溶性金屬為陰極, 兩極同時浸入電解拋光液中并保持確定的距離,在確定電壓(312V)的直流電作用下,被拋光金屬發(fā)生陽極溶解反響,在陰極發(fā)生 ,形成一層粘液層,由于被拋光金屬外表存在微觀的凸凹不平, 凸起處

21、粘液層較薄,尖端效應(yīng)又使得電力線集中,電流密度較大,離子向溶液內(nèi)部的集中速度較快,電極反響快速,金屬去除量較大; 低凹處電力線比較分散,電流密度較小,粘液層相對較厚,離子向溶液內(nèi)部的集中速度較慢,造成電極反響弱,金屬去除量相對較少。 隨著拋光時間的延長,金屬外表漸漸獲得微觀整平的效果。實 驗?zāi)壳?并添加確定量的添加劑組 成。由于這類電解液大多數(shù)含有高濃度的酸(80%左右)和強氧化劑,溶液腐蝕性強,易污染環(huán)境,而且拋光時要獲得較好的外表粗糙 度需加熱電解液。在滿足拋光要求的前提下,為了盡可能抑制常規(guī)電化學拋光的缺乏,經(jīng)過屢次試驗,優(yōu)選出了一種酸度相對較低、 不含有毒物質(zhì)(NO2-、CrO42-等

22、),而且適用于常溫拋光的電解拋光液。1.電解液配方電解液的根本配方如下:25%H3PO4+10%H2SO4+45%H2O+無機酸 X15%+3%添加劑A+2%添加劑B。2.拋光條件1)試件(陽極):S136,10mm20mm,Ra1.0m2) 極間距:=60mm,兩極相對靜止;3)陰極:鉛板;4)電流密度:0.61.0A/cm2;5)拋光溫度:3035;6)拋光時間:37minX 是一種氧化促進劑,其作用是促進陽極微觀凸起處的溶解及金屬外表A 為增稠劑,其作用主要是增加電解液粘度,抑制陽極外表金屬離子由粘液集中層向溶液內(nèi)部的集中速度及析氧速度,增加光亮度。添加劑B 為無機含氧化合物,其作用是抑制試件外表的Cr6+滲析出,另外起到掩蔽Fe3+的作用。拋光過程中,需定期攪拌電解液,溫度越高,電流密度越大,所需拋光時間則越短,37min 時間的拋光加工后,試件外表呈光明的光澤,Ra0.1m。結(jié) 論與生產(chǎn)上常用的電化學拋光工藝相比,本工藝具有以下特點:H3PO4、H2SO4 35%左右,65%85%,A、B 及無機酸X 的含量,電解拋光液總本錢下降15%左右,而且腐蝕性有確定程度降低。拋光溫度有所降低,接近常溫,且溫度范圍較寬(