正文 第9章 電解(2 / 3)

電拋光

電拋光也稱電化學拋光或電解拋光。為金屬表麵精加工的一種方法。它是以懸掛在電解槽中的金屬製品為陽極,於特定條件下電解,通過陽極金屬的溶解,以消除製品表麵的細微不平,使之具有鏡麵般光澤外觀的過程。常用這種方法提高鋁及其合金、碳鋼、不鏽鋼以及其他有色金屬表麵的光潔度,來滿足某些部件工作條件中的需要(例如需要降低表麵的摩擦係數、要求精密的公差配合等)和改善金屬製品的裝飾性外觀。

電拋光還可以除去金屬表麵上的某些機械損傷。與機械拋光相比,電拋光加工後的表麵無應力產生。但是,過於粗糙的表麵,不宜於直接進行電拋光。

電解時,一般說來,電解中的金屬陽極溶解常常會使金屬表麵變得更粗糙。盡管有時表麵能變得比較平整些,但也不會出現光澤。因此,電拋光需要在一定成分的電解液中和特定的工藝條件(電流密度、溫度、拋光時間、對電解液的攪拌條件等)下進行。而且對不同金屬材料的電拋光,所要求的電解液成分與工藝條件也明顯不同。

電拋光時,電流在作為陽極的金屬製品表麵流過,將會在表麵上形成氧化膜、鹽膜或氧的吸附層等,使陽極的金屬溶解速率急劇下降,即處於鈍化狀態。但這種鈍化膜層又有可能在電解液中溶解,而使陽極重新活化。在某一電流密度下,金屬鈍化與金屬溶解在交替地進行著。金屬表麵上凸起部分鈍化的穩定性低於凹陷部分,溶解速率較高。於是凹陷部分受到保護,而凸起部分優先溶解,遂對金屬製品表麵起到了整平與出光的作用。不過電拋光理論仍然是不夠成熟的。

電拋光用的陰極隻起傳遞電流的作用。對陰極材料的主要要求是它們在電解液中的化學穩定性好,使用壽命長和導電能力強。常用鉛、銅、不鏽鋼等作陰極。

電拋光的電解液通常都是以磷酸為主要成分,同時也需要加入一定的氧化劑(如硫酸、鉻酸酐等)。在不通電的情況下,電解液應當對被拋光的金屬沒有明顯的腐蝕作用。並要求電解液對陽極溶解產物的溶解度大,且容易被清除。此外要求電解液的穩定性好、價廉和毒性低。根據需要也可向電解液中添加少量有機物(如甘油、甲基纖維素等)作為緩蝕劑。使用高氯酸-乙酸電解液進行電拋光,可獲得高光潔度的表麵。但這種電解液不太穩定,且有爆炸危險,使用不便。這種電解液主要用於製備金相磨片。

電拋光的持續時間對拋光質量影響很大。開始的一段時間內,整平速度較大,隨後則逐漸減緩,甚至會損害表麵已出現的光潔度。隨著電流密度與溫度的提高,電拋光的時間應當縮短。為了獲得光潔度較高的表麵,常可采用反複幾次拋光的辦法,而每次拋光的時間則不要太長。

鋁及其合金的電拋光,早先多是采用磷酸-硫酸溶液,近來發展為向上述溶液中添加少量鉻酸酐。鋁材的純度越高,拋光的效果也就越好。作為鋼的電拋光的電解液雖有很多種,但真正用於生產的並不多。為了延長電解液的使用期限和節約磷酸,在電拋光碳鋼時,可以先在磷酸-硫酸-鉻酸酐溶液中進行初拋,然後再用磷酸-鉻酸酐電解液精拋。如果使用大電流間斷地衝擊,最後可使表麵光潔度達到很高程度。鎳、銅等的電拋光也可在類似的溶液中進行。

當前電拋光應用得還不太廣泛的原因是它的成本比較高。需要通過實驗進一步尋求新型的、廉價的和能對多種金屬進行電拋光的通用電解液,並且要繼續探討延長電解液使用壽命和使廢電解液再生的有效措施。

電化學加工

電化學加工也稱電解加工,是利用金屬在外電場作用下的高速局部陽極溶解過程,實現金屬成型加工的工藝。

一、特點

電化學反應過程的特點有:①高速,反應速率遠遠高於其他的電化學工藝,其電流密度達到10~500安/厘米3;②兩電極的距離很小,約為0.1~1毫米,且陰極對陽極(被加工的工件)作相對運動;③電解液在電極間隙高速通過,具有高液壓、高流速(5~60米/秒),帶走反應中產生的大量金屬溶解產物和氣體以及熱量。其流體動力學狀態至為複雜。