不銹鋼電解拋光技術(shù)干貨分享
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不銹鋼電解拋光技術(shù)干貨分享
不銹鋼電解拋光主要是以被拋光工件為陽極，不溶性金屬為陰極，兩極同時(shí)浸入電解拋光槽中，通以直流電，從而產(chǎn)生有選擇性的陽極溶解，陽極表面光亮度增大，這種過程與電鍍過程正好相反。
電解拋光是把要拋光的工件放人導(dǎo)電的特制溶液（電解液> 中，將工件接通電源的正極（陽極>,把電源的負(fù)極（陰極）接在不溶性的導(dǎo)電材料上，通過電流， 在一定條件下可使工件表面溶解，使表面不平處平滑。
電解拋光工序的顯著的優(yōu)點(diǎn)就是：當(dāng)電源具有足夠的電力時(shí)工序的持續(xù)時(shí)間與被加工表面的大小無關(guān)，在盛有電解液的槽中，可以同時(shí)裝人大量的小工件或裝人幾 個(gè)大工件•工序的持續(xù)時(shí)間僅僅決定于電解拋光的工作條件„因此.在很多情況 下，電解拋光的生產(chǎn)率要比機(jī)械拋光大得多。被加工表面的形狀對(duì) 生產(chǎn)率幾乎沒有影響.
在電解拋光時(shí)，拋光促使表面平滑的能力理想的情況是凹陷底部究全不溶，而凸出部分溶解，從而達(dá)到微觀整平.
操作方法：
鉛板做陰極（負(fù)極），工件做陽極（正極），60-65度，電流密度10-25安培/平方分米，電壓8—10伏，時(shí)間5-8分鐘。
工藝流程：
（除油除銹活化→水洗→晾干）→電解拋光→水洗→鈍化→水洗→中和→水洗。
操作注意事項(xiàng)：
1.不銹鋼工件在進(jìn)入拋光槽之前應(yīng)盡可能將殘留在工件表面的水分除去，因工件夾帶過多水分有可能造成拋光面出現(xiàn)嚴(yán)重麻點(diǎn)，局部浸蝕而導(dǎo)致工件報(bào)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、鉻元素不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘匐x子溶入拋光液內(nèi)而不在陰極表面沉積。隨著拋光過程的進(jìn)行，金屬離子濃度不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定數(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，拋光液必須定期過濾，去除這些固體沉淀物。
3. 在拋光槽運(yùn)行過程中，除磷酸、硫酸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(bǔ)加新鮮拋光液和水。
電解拋光工藝用一個(gè)高的電流密度維持工件表面膜的生成和溶解的動(dòng)態(tài)平衡， 使工件表面保留一層厚度一定的、致密的薄膜。因此，工件表面條件必須很好并且 各處一致，接觸電解液的工件表面溫度必須均勻一致，高電流密度時(shí)，電極表面細(xì) 小致密的氣泡層必須盡量除去.為了達(dá)到這個(gè)目的，應(yīng)該保持電解液和工件表面有 較高的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；電解拋光槽要有相當(dāng)?shù)纳疃龋ＷC有足夠的槽液，并能在電極振 動(dòng)時(shí)有足夠的空間；清洗水槽要盡可能靠近I電極振動(dòng)設(shè)備安裝在槽體的兩端，電 解時(shí)振動(dòng)陽極（工件），有時(shí)也稱為移動(dòng)陽極或搖動(dòng)陽極；酸性槽液用鉛管通蒸汽 或熱水加熱。電解拋光開始時(shí)需要加溫，達(dá)到額定溫度后需要冷卻降溫。
電化學(xué)拋光與手工機(jī)械拋光相比，能發(fā)揮下列優(yōu)點(diǎn)，
1.產(chǎn)品內(nèi)外色澤一致.請(qǐng)潔光憲，光洚持久，外觀輪廓清晰;
2.螺紋中的毛刺在電解拋光過程中溶解脫落，螺紋間配合松滑，防止螺紋間咬死咬合現(xiàn)象。
3.拋光面抗腐蝕性能增強(qiáng)
4.與機(jī)械拋光相比，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。
不銹鋼電解拋光液的維護(hù)：
(1>不銹鋼工件在電電解拋光之前必須徹底除油.并用去污粉清洗，以免油污污 染拋光槽液.
(2>在使用過程中需要經(jīng)常測量電化學(xué)拋光液的相對(duì)密度。如果相對(duì)密度小于規(guī)定值.表明電化學(xué)拋光液含水過多，可用蒸發(fā)法將溶液加熱至80°以上. 將多余水分除去，體積不足部分可按說明書比例補(bǔ)充磷酸和硫酸，在工件進(jìn)入電化學(xué)拋光槽之前。建議先將工件上所附著的水分瀝干或吹干.如果相對(duì)密度太高，超過說明書規(guī)定值，.表示水分過少，要適當(dāng)補(bǔ)充少量水，使相對(duì)密度降至限定值，有條件的請(qǐng)按周期化驗(yàn)分析溶液，根據(jù)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，
(3>溶液的老化，由于拋光過程中不銹鋼表面的溶解，溶液中的鐵、鎳，鉻含量將逐漸升高，此時(shí)溶液逐漸失去拋光能力。無論如何增高電流電壓，提高溫度，均無助于恢復(fù)拋光能力。分析溶液，如鐵含量超過60g/L，三價(jià)鉻含量超過25g/L、說 明溶液已經(jīng)老化，在高濃度磷酸的存在下.鐵、輅（三價(jià)）均呈酸式磷酸二氫鐵Fe(H2PO4)3或磷酸二氫鉻Cr(H2PO4)3形式存在，不易沉淀.只有當(dāng)形成 磷酸鐵或磷酸鉻時(shí)才會(huì)沉淀于槽底，磷酸濃度較低的電解拋光液具有自凈化能力。對(duì)于拋光液再生，恢復(fù)拋光能力，有兩種方法可供選擇。一個(gè)方法是適當(dāng)加水稀釋溶液，降低酸度，鐵，鉻，鎳等雜質(zhì)可以局部呈現(xiàn)磷酸鹽沉淀，除去槽底沉淀，然后再加熱蒸發(fā)水分，恢復(fù)原有的相對(duì)密度，此法操作起來較復(fù)雜繁瑣，需要消耗較大的能源和時(shí)間。另一方法是更換部分溶液，最好保留20%的舊電解拋光液，補(bǔ)充80%的新溶液。可以少通電或者不通電處理，很快即可實(shí)現(xiàn)正常拋光。
<4>淸理陰極鉛板，在拋光過程中陰極鉛板會(huì)沉積出一層厚厚的鐵、鎳、鉻、磷酸鹽等雜質(zhì)，影響陰極表面導(dǎo)電，導(dǎo)致電流下降，使拋光表面的陽極電流密度也上不去， 嚴(yán)電影響拋光質(zhì)置，因此•耍及時(shí)將陰極板上的沉積物除去，有時(shí)形成硬質(zhì)厚膜, 要強(qiáng)力敲打才能除下.最后沖洗干凈，以保持整個(gè)電路通暢。
(5>陰極與陽極面枳比。陰極面積控制在陽極面積的1/2?1/3.5,在此情況 下.可以防止三價(jià)鉻的增長，過多的三價(jià)鉻在陽極表面被氧化成六價(jià)鉻。三價(jià)鉻含量過多.易使拋光液老化。
(6>陰陽極之間的極距。陰極與陽極之間的距離過大、電阻增大，電能消耗增 大.溶液容易升溫，影響拋光質(zhì)量，距離過小，易造成短路打火，燒黑制品。陰極 與陽極之間的距離以100?300mm為宵。
(7)象形陰極，對(duì)拋光一些復(fù)雜的大型工件，可制作象形陰極，以保持陽極電流分布均勻.特別是對(duì)內(nèi)腔工件，有適當(dāng)?shù)南笮侮帢O安置在內(nèi)腔中.才能使內(nèi)腔各部位拋光一致。
(8)迸出槽要切斷電源。在電化學(xué)拋光時(shí)，由于電流密度較高，給電流較大. 因此-工件在進(jìn)出拋光槽時(shí)，要先切斷電源，不可帶電掛或摘夾具，以防止產(chǎn)生電 火花，引起電解產(chǎn)生，并會(huì)使聚集在槽面上的氫氣和氧氣混合氣發(fā)生爆炸。
(9)控制槽液溫度。由于強(qiáng)大的電流通過槽液，會(huì)使槽液升溫，在連續(xù)操作中 要采取冷卻措施，使用冷凍機(jī)冷卻不斷升溫的槽液。拋光液的溫度應(yīng)適度維持在限定的工藝范圍內(nèi).使不銹鋼表面拋光整平速率維持正常，以便有效降低電解液的溫度，減少陽極黏膜的厚度，加速陽極溶解產(chǎn)物的擴(kuò)散，使溶液對(duì)流加快，有利千(E 極上滯留氣泡聯(lián)附.避免產(chǎn)生斑點(diǎn)'麻I溫度過高，會(huì)導(dǎo)致溶液過熱，加速M(fèi) 鉻向⑶鉻的轉(zhuǎn)變，易產(chǎn)生表面腐蝕。溫度過低，使溶液粘稠度增大.陽極表面黏膜增厚，不利于陽極溶解物的擴(kuò)散，使得整平效果明顯降低。
(10)控制合適的陽極電流密度。不銹鋼零件電化學(xué)拋光時(shí)，陽極電流密度與 金屬的溶解幾乎呈正比。只有選擇好陽極電流密度，并控制在一定的陽極電位區(qū) 間.才能獲得良好的電化學(xué)拋光質(zhì)量，陽極電流密度的最佳值，要根據(jù)不同的電解 液配方.通過實(shí)際拋光，觀察拋光所得最佳值確定。陽極電流密度過小，零件表面發(fā)生一般的陽極溶解，起不到拋光效果。陽極電流密度過大，黏膜被擊穿，氧氣猛烈析出，呈氣流狀，表面過熱，導(dǎo)致電解拋光液擴(kuò)散加劇，黏膜被破壞，不復(fù)存在，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致發(fā)黑，發(fā)灰……
(11)陽極移動(dòng)。陽極移動(dòng)使陽極溶解產(chǎn)物加快擴(kuò)散出去，起到攪拌作用，有 效地排除陽極表面滯留的氣泡，避免產(chǎn)生的氣流生成條紋，防止局部過熱造成表面 過腐濁。陽極移動(dòng)有助于提高陽極電流密度，拋高不銹鋼零件的電化學(xué)拋光表面質(zhì)量。
(12)氯離子的危害.在不銹鋼電解拋光液中不允許有氯離子存在，氯離子能破壞電化學(xué)拋光中表面形成的保滬性黏膜，使不銹鋼表面形成過腐蝕件的麻點(diǎn)。氯離子可在陽極高電流密度上氧化成氯氣逸出而除去。氯離子的來源可能是用鹽酸酸 洗后未洗凈而帶人槽液，或原料中的不純物氯離子引入。
(13)新配成的電拋光液如果沒 有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生三價(jià)鉻，還不能獲得良好的拋光表面。只有當(dāng)電解到溶液中有一定量的三價(jià)鉻存在時(shí)，才能出現(xiàn)理想的拋光表面e這就是為什么新配的電解拋光液 要充分電解后才能進(jìn)行正常的拋光工作。三價(jià)鉻是綠色的。它們?cè)陔娊庖褐惺谷芤撼庶S綠色。這就是為什么通電處理 后才可電解拋光《<最佳的拋光質(zhì)量是在電解過程的中間階段。在生產(chǎn)過程中電解拋 光液要保持黃綠色t此時(shí)，根據(jù)化學(xué)分析數(shù)據(jù)，電解液的顏色，如果顏色呈黃 色為主，表明電解液含C0+偏高，可加入適M+的明膠或甘油，使其部分六價(jià)鉻還 原為三價(jià)鉻，或通過大陰極小陽極電解產(chǎn)生三價(jià)鉻。如果顏色呈深綠色，表明電解液含六價(jià)鉻高了，可通過大陽極小陰極電解拋光液，使三價(jià)鉻部分轉(zhuǎn)變成六價(jià)鉻，同時(shí)可改善溶液的拋光質(zhì)量。
(14)金屬拋除量。如果電解拋光時(shí)陽極電流密度為20A/dmz，時(shí)間為4min 時(shí)，用工具金相顯微鏡觀測，不銹鋼零件的螺紋內(nèi)徑的金屬拋除量為每分鐘約 0. 001mm,螺紋外徑的金閫拋除量為0. 002mm，齒形基本無變化，僅齒的頂部略 有拋鈍•陽極電流密度增加，其金屬拋除量呈比例增大^對(duì)于精密尺寸的不銹鋼零 件的尺寸應(yīng)考慮電化學(xué)拋光后的金屬拋除量
電化學(xué)拋光用電源、設(shè)備和夾具
(1>電源。拋光對(duì)電源波形要求不嚴(yán)，因此，一般使用的直流發(fā)電機(jī)、硅整淀 器或可控硅整流器等均可。電源電壓空載要求〇?20V可調(diào)，帶負(fù)荷的負(fù)載為8? 10V工作電壓。工作電壓低于6V，拋光速率慢，光亮度不足。
(2)電化學(xué)拋光槽。可用聚氣乙烯硬板材焊接而成，其上裝有三根電極棒，中間為可移動(dòng)的陽極棒，接電源陽極，兩側(cè)為陰極棒，并連接電源陰極。槽上應(yīng)有加 溫和冷卻裝置。加熱可安裝鈦加熱管，降溫可安裝通冷水的鈦管。也可以采用厚度 5mm的鋼板制成內(nèi)外夾套槽，內(nèi)槽上面襯鉛皮5mm厚，或襯軟的厚度3mm的聚 氯乙烯塑料片，夾套中可通水和蒸氣，以便進(jìn)行加熱和冷卻，可以自如地控制槽內(nèi) 拋光液的溫度。
(3)夾具材料„用鍆合金或純鈦材料制作的夾譯比較理想„它們導(dǎo)電好，有一 定的彈性和剛性.耐梅蝕.壽命長。鋁或鈦離子進(jìn)人電解拋光液無不良影響。不宜使用銅、黃銅或磷銅作夾具，銅離子進(jìn)入電解液中，在陰極上析出，在斷電取零件的瞬 時(shí)，在不銹鋼表面會(huì)立即置換上一層結(jié)合力不良的銅層覆蓋在拋光表面，嚴(yán)重影響 拋光質(zhì)童.為了提高夾具的使用壽命，夾具裸露部位必須包上聚氯乙烯膠帶，或涂 上聚氣乙烯糊狀樹脂或綠鉤膠，然后在200°烘箱上烤熔成膜，如此要進(jìn)行多次, 使膜達(dá)到一定的厚度。然后在接觸點(diǎn)處用小刀刮去絕緣膜，露出金屬面以利于導(dǎo)電。每次使用時(shí)都要在堿液中活化接觸點(diǎn)。
(4>夾具的導(dǎo)電能力。電化學(xué)拋光時(shí)所用的電流密度比較高.一般情況下，一槽電流通過可達(dá)數(shù)以千安計(jì)，夾具設(shè)計(jì)制作時(shí)要考慮零件所用最大電流要能夠通過 夾具的導(dǎo)電板而不至于過度發(fā)燙，對(duì)鋁板以每平方毫米通過電流不超過4A為宜, 夾具溫升太高，不便于提放，更易使夾具失去彈性及夾持零件的能力，夾具連接零 件的接觸面積要合理。根據(jù)拋光表面形狀和電流在溶液中的分布，要適當(dāng)增加導(dǎo)電 接觸點(diǎn)，最少不小丁-3點(diǎn)，導(dǎo)電板與零件的接觸點(diǎn)必須緊密牢固，在拋光過程中不得松動(dòng)，對(duì)于重置較大的零件可以用螺釘擰緊，乂恕打較小的裝卞印痕。鋁夾具在使用前需要用熱堿腐蝕一下才可使用，以除去鋁在空氣中長時(shí)間放置后生成的氧化膜，影響電流的正常導(dǎo)入。
(5>拋光槽液位高度。在電化學(xué)拋光過程中，特別是含有甘油或添加劑的拋 光液.會(huì)產(chǎn)生大量泡沫浮于液面，為防止泡沫溢出槽外，方便調(diào)整播液的相對(duì)密度，液面應(yīng)留有空間，因此，拋光槽液位高應(yīng)比槽總高度低300mm。在設(shè)計(jì)槽的高度時(shí)，根據(jù)最大拋光零件長度U)、距槽底空250mm、距液面水平面50mm, 液面水平面距槽口 300mm,即可求得槽的高度/i=250 + 50 + a+300 (mm) = a + 600(mm)。
(6)拋光槽陽極移動(dòng)裝置。置放夾具和零件的陽極桿為可移動(dòng)的，移動(dòng)速率以每分鐘往復(fù)10?20次，左右行程為100mm。
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