第18次课第六章电化学加工(二)

1、江苏省惠山中等专业学校 教 案执教者科 目特种加工班 级课 题第6章 电化学加工(2)课 型讲授时 间地 点教室教学目标熟练掌握电解加工过程、特点和基本规律；了解电解加工的加工设备和应用。熟练掌握电铸、电刷镀加工过程、特点及应用；教学重点电解加工的基本规律、应用。电铸、电刷镀加工过程教学难点电解加工的基本规律；电铸、电刷镀应用学情分析教学环节教 学 内 容师生双边活动导 入新 授电解加工是特种加工技术中应用最广泛的技术之一，尤其适合于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工。 6.3 电解 加 工一、电解加工过程及其特点与其他加工方法相比，电解加工具有如下特点。1. 电解加工的特点(1) 加工范围

2、广(2) 生产率高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。(3) 加工质量好(4) 可用于加工薄壁和易变形零件(5) 工具阴极无损耗电解加工也具有一定的局限性，主要表现为以下几个方面。(1) 加工精度和加工稳定性不高(2) 由于阴极和夹具的设计、制造及修正困难，周期较长，因而单件小批量生产的成本较高。(3) 电解液和电解产物需专门处理，否则将污染环境。2. 电解加工机理电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。电解加工机理如图6.7 所示。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形

3、成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。 图 6.7 电解加工系统示意图1 直流电源；2工件阳极；3工具阴极；4机床主轴；5电解液泵；6电解液槽二、电解加工的基本规律1. 电解加工生产率2. 电流效率3. 电解加工速度4. 加工间隙三、电解液1. 电解液的作用、要求及分类1) 电解液的作用(1) 与工件阳极及工具阴极组成进行电化学反应的电极体系，实现所要求的电解加工过程，同时所含导电离子也是电解池中传送电流的介质，这是其最基本的作用。

4、(2) 排除电解产物，控制极化，使阳极溶解能正常连续进行。(3) 及时带走电解加工过程中所产生的热量，使加工区不致过热而引起沸腾、蒸发，以确保正常的加工。2) 对电解液的要求(1) 电化学特性方面。(2) 物理特性方面。(3) 稳定性方面。(4) 实用性方面。2、常用电解液及其选择原则1) 电解液选择的原则对粗加工，电解液的选择，侧重于解决加工效率问题；对精加工，则是侧重于解决加工精度和表面质量问题。材料上，高温合金叶片侧重确保加工精度，而钛合金叶片则是侧重于解决表面质量。2) 常用电解液目前生产实践中常用的电解液为中性电解液中的NaCl、NaNO3 及NaClO3 三种。3、电解液的流动形式

5、电解液流动形式可分为正向流动、反向流动和侧向流动三种，又称为正流式、反流式和侧流式(见图6.12)。四、电解加工设备1. 电解加工设备的组成及基本要求1) 电解加工设备的组成电解加工设备包括机床本体、整流电源、电解液系统三个主要实体以及相应的控制系统。2) 电解加工设备的基本要求(1) 机床刚性强(2) 进给速度稳定性高(3) 设备耐腐蚀性好(4) 电气系统抗干扰性强(5) 大电流传导性好(6) 安全措施完备2、电解加工机床电解加工机床的主要有以下主要部分(见图6.14)：床身、工作箱、主轴头、进给系统和导电系统。3、电解加工电源直流电源一直是电解加工电源的主力军，一般普通的电解加工均采用直流

6、电源进行加工。4、电解液系统电解液系统的作用是向加工区供应一定压力、足够流量和适宜温度的干净电解液。它主要由泵、电解液槽、过滤器、管道、阀、流量计、热交换器等组成。5、控制系统 6.4 电铸及电刷镀加工 电解加工是利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料的减材加工。与此相反的是利用电化学阴极沉积的原理进行的镀覆加工(增材加工)，主要包括电镀、电铸及电刷镀三类。其中，电镀只用于表面加工、装饰。一、电铸1. 电铸的原理 将电铸材料作为阳极，原模作为阴极，电铸材料的金属盐溶液做电铸液。在直流电源的作用下，阳极发生电解作用，金属材料电解成金属阳离子进入电铸液，再被吸引至阴极获得电子还原而沉积于原模上。当阴

7、极原模上电铸层逐渐增厚达到预定厚度时，将其与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。2、电铸的特性与应用优势特性(1) 高复制精度。电铸是一种精(1) 高复制精度(2) 原模可永久性重复使用(3) 借助石膏、石蜡、环氧树脂等作为原模材料，可把复杂零件的内表面复制为外表面，或外表面复制为内表面，然后再电铸复制。局限性(1) 生产率低(2) 原模制造技术要求高(3) 有时存在一定的脱模困难3. 电铸的基本设备(1) 电铸槽(2) 直流电源(3) 搅拌和循环过滤系统(4) 加热和冷却装置二、电刷镀加工1. 电刷镀技术的原理及特点电刷镀技术简称刷镀，又称涂镀或选择镀技术，是在金属工件表面局部快速

8、电化学沉积金属的工艺技术。电刷镀加工时，工件接电源的负极，刷镀笔接电源的正极。裹有绝缘包套，浸渍特种镀液的刷镀笔“贴合”在工件的被镀部位并作相对运动。在阴极工件上，镀液中的金属离子在电场作用下与电子结合，还原为金属原子而沉积形成镀层。与有槽电镀相比，电刷镀加工有以下特点。(1) 不需要镀槽，可对局部表面直接刷镀，设备简单，操作方便，现场使用，不易受工件大小、形状的限制。(2) 刷镀液的种类及可刷镀的金属多，易于实现复合镀层，一套设备可刷镀金、银、铜、铁、锡、镍、钨、铟等多种金属。(3) 目前可以使用电刷镀技术的基体材料几乎包括了所有的金属结构材料，如碳钢、合金钢、铸铁、不锈钢、镍基合金、铜基合

9、金、铝基合金等，镀层与基体金属的结合牢固，刷镀速度快。(4) 刷镀笔与工件之间必须保持一定的相对运动，因而一般都须人工操作，难以实现大批量及自动化生产。2. 电刷镀基本设备电刷镀基本设备包括刷镀电源、刷镀笔、刷镀液。3. 电刷镀加工工艺过程(1) 表面预加工，去除表面的毛刺、平面度等，使表面粗糙度达到 Ra2.5m。(2) 除油、除锈。(3) 电净处理，对零件表面进行电化学脱脂。(4) 活化处理，对零件进行电化学浸蚀，将零件表面的锈蚀、氧化皮、污物等清除干净，使表面呈活化状态。(5) 镀底层，目的是为了提高镀层与基材的结合强度。(6) 镀尺寸镀层和夹心镀层。(7) 镀工作层(8) 镀后清洗及防锈处理4. 电刷镀