不锈钢电解抛光技术专题

1、不锈钢电解抛光技术专题一.电解抛光原理：电解抛光(electro-polishing)也称电抛光，是利用阳极在电解池中所产生的电化学溶解现象，使阳极上的微观凸起局部发生选择*溶解以形成平滑外表的方法。它是一个简洁的阳极氧化过程，伴随着工件外表的溶解和和氧化，但又不同于阳极氧化。电解抛光的抛光机理是：黏膜理论：电解抛光在确定的条件下，金属阳极的溶解速度大于溶解产物离开阳极外表对电解液中集中的速度，于是溶解产物就在电极外表积存，形成一层黏*膜，这层黏*膜的电阻比电解液的大，而且可以溶解在电解液中，它沿阳极外表的分布是不均匀的，在外表的微凸处的微黏膜厚度比凹处小，导致 凸处的电阻也较小，从而造成电流

2、集中，与微凹处相比，微凸处电流密度较大，电位上升，从而使氧气简洁析出，有利于黏膜溶解集中，加快了微 凸部位金属的溶解。随着电解抛光时间的连续，阳极外表上的微凸处被渐渐削平，使整个外表变得平滑、光亮。氧化膜理论：在电解抛光过程中，由于析出氧的作用在金属外表形成一层氧化膜，阳极外表呈钝态，但是，这层氧化膜在电解液中是可以溶解的，所以钝态并不 是完全稳定的。由于在阳极外表微凸处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏松，而且该处析出的氧气也多，有利于阳极溶解产物向溶液中集中，促 使该处的氧化膜溶解加快。在整个抛光过程中、氧化膜的生成溶解不断进展。而且微凸处进展的速度比微凹处快，其结果，微凸处金属被优先溶解

3、削去，使阳极外表到达平滑、光亮。电抛光阳极过程的特点：电抛光过程依据金属外表的*质、溶液成分、工作条件，在阳极四周可能发生以下反映 阳极溶解，当进展电抛光时，金属外表的原子就转入到电解液中成为离子，阳极发生溶解：Me=Me(n+)+ne 氧化膜或氧吸附层形成，电抛光时，在阳极外表会生成一层氧化膜或氧吸附层，此膜的厚度打算于金属的质、电解液成分、工艺标准。2Me(n+)+2OH-=Me2On+nH2O气态氧的析出：4OH-=O2+2H2O+4e溶液中还存在多种物质的氧化二.电极极化曲线I-U 曲线、钝化曲线当工件基体放入电解池中并通以直流电的状况下，零件外表就会产生阳极极化现象，而且在阳极极化的

4、工程中有确定的曲线规律电极极化曲线 过钝化区FC活化区D 钝化区EBA AB 局部：电压增加，电流增长较慢，阳极外表未活化，不能正常溶解。 BC 局部，电流与电压成比例增加，阳极外表活化产生正常溶解，金属具有强腐蚀型外表。 CD 局部，在C 点四周曲线发生突变，当电压从小增加到U2 时，电流强度会有所下降，说明金属外表氧化膜生成，电阻增大，金属外表开头形成黏液膜。 DE 局部，随着电压的上升电流强度却保持不变，曲线消灭水平局部，金属外表生成了黏液膜，具备抛光外表的条件，金属外表正常溶解可得到光泽的外表。 从 E 点开头只要电压略微增加，便引起电流强度的急剧增加，这是阳极上氧的析出的标志，虽然阳

5、极外表得到光亮，但同时产生了腐蚀斑点点状凹坑，电抛光过程受到破坏。通过试验，当电解抛光时给 EP 槽施加至钝电压，电流就会依据阳极极化曲线的形式进展变化；把整流器调到稳压状态，调整电压到工件至A 1S B C 点-电流的至高点 ，从 C D 点E 点，电抛光过程完毕。A D 2-3S1-2M依据工件材质而定。三.法拉第电解定律内容：在电解时，电极上发生化学反响的物质的量和通过电解池的电量 q 成正比公式：m =q/(z*F )*M =M/(z*F) *I*t m：电极上参与化学反响的物质的质量 M：参与反响物质的摩尔质量 /mol F：法拉第电解常数：96485 C/ molZ:电极反响的计量

6、方程式中电子的计量系数t: SIA电极上每析出或溶解1 mol 96485 C，也就是说用同等的电量通过各种不同的电解质溶液时，在电极上析出或溶解各物质的质量与它们的摩尔质量成正比。四.不锈钢的电解抛光不锈钢的电解抛光溶液，一般都为磷酸基溶液即以磷酸为主，硫酸为辅，其中还添加一局部添加剂。不锈钢电解抛光液的成分极其作用磷酸磷酸是抛光掖中的主要成分，磷酸和磷酸盐的黏滞*都比较大，有利于微观凸起处金属的优先溶解，对金属的腐蚀*比较小，对获得平坦光亮的 外表起重要的作用。硫酸硫酸可提高电解液的导电率，改善分散力气，减轻对有色金属的腐蚀，提高钢铁工件的光滑度。浓度过高，钢铁溶解速度过快，外表光泽*下降

7、， 浓度过低，简洁使铝及其合金发生斑点状腐蚀。铬酐铬酐可促进金属外表氧化膜的形成，减轻和避开溶液对金属的腐蚀，提高整平作用，以获得光滑度高的外表。不锈钢电解抛光溶液的把握参数温度不同的电解抛光液有不同的温度把握范围，温度上升有利于金属的溶解，但是有可能产生过腐蚀，降低外表的光泽*。一般温度上升时要相应提 高电流密度，才能保证工件外表的光滑度。电流密度电流密度也是工件在EP 15A-80A/dm2;马氏体不锈钢电流密度 75A-82A/dm2。电流密度要依据不同的工件材料选用不同的电流密度。电流密度过高，氧气析出过多，难以形成致密的氧化膜或稳定的黏膜，电极外表过热，电化学反响猛烈，简洁产生腐蚀点

8、和条纹；电流密度过低，阳极始终处于阳极溶解状态，也不能提高金属工件外表的光滑度。抛光时间在电解抛光过程中，抛光时间并不是越长越好，它要依据电解抛光液温度的凹凸和电流密度的大小来定。在一般状况下，抛光时间随着电流密 度的增加，温度的上升而削减，钢铁工件可比有色金属工件的抛光时间长一些，工件精度和外表质量要求较高时，也应相应缩短抛光时间，必要时 可反复屡次进展抛光处理。搅拌搅拌可加快电解液的流淌，促进金属外表滞留的氧气泡的排解，减轻金属外表的过热现象，从而有利于工件外表光滑度的提高。生产一般承受 移动阳极的方法，也有用压缩空气来搅拌电解液。槽内*极板*极板材料通常承受铅版，*极面积一般稍大，以提高

9、电流效率，*阳极面积比通常为：1.1-1.5：1。电位在将抛光液的温度把握在确定的温度范围之内的前提下，假设电位太低，则无黏液膜形成，也无电解抛光作用发生，式样外表灰白；假设电位略 为上升时，虽有黏液膜的产生，但很不稳定，一旦形成也会马上溶入电解液中，也不产生抛光作用，仅有侵蚀现象产生；假设电位进一步增加，达 到某确定值之后，才开头产生稳定的黏液膜，电解抛光才得以产生，并有氧气逸出，抛光效果逐步提高。随着电位的持续上升，黏液膜的厚度也相 应增加，薄膜层的电阻上升，抛光电流根本保持不变，在这种电位下，氧气逸出较为快速，局部溶液升温很快，抛光效果效果最正确，光亮度显著增 加，这一区域是电解抛光的最

10、正确区域。在这一区域中假设电位很高，由于局部温度较高，抛光质量较好，但操作工艺不易把握，假设电位再度上升，薄 膜被击破，电阻反而下降。此时，便有凹坑消灭、抛光效果变差。总结：抛光温度、抛光时间、抛光电流密度、抛光电位、电解抛光液的比重，这几个参数是相互影响相互制约的，一个因素变化就会引起其余几个因 素相应的变化。提高温度和电位，可以提高溶液的导电力气和金属的溶解速度。但在确定的电位下，电流密度同时也会随着溶液导电力气和金属溶 解速度的增加而增加。因此，在高电位作用下，必需承受较短的时间完成抛光任务，反之，在低电位作用下，电流密度必将削减，抛光时间则须延 长，但不能太长，否则会产生侵蚀现象。总之

11、，电解抛光是一个受前处理、抛光温度、电位、时间、电流等综合因素相互影响的过程，应依据现场状况机敏应用，适度把握各种条件， 才能获得最好的 抛光效果。WB-260不锈钢电解抛光工艺一、特点1、抛光效率高，数分钟内可抛光至镜面光亮，且抛光深度强，抛光后光泽保持长期不变。2、抛光液磷酸含量低，本钱低，较一般使用的传统抛光液低 30%以上。31 倍左右。4、抛光液稳定简洁维护治理。5、适用 18-8 类型奥氏体不锈钢抛光，也适用镍基合金抛光。二、抛光液组成和操作条件浓磷酸1.74510ml/L887.4g/L浓硫酸比重 1.84395ml/L726.8g/LWB-260 添加剂水50ml/L52.5g

12、/L50ml/L50g/L温度DA电压615A/dm2507560651012A/dm258 伏抛光时间35 分钟*极材料铅或铅合金*极面积阳极面积231三、开槽步骤WB-260 添加剂是一种外表活*剂，在其使用初期电解抛光时会产生大量泡沫，因此抛光液液面与抛光槽顶部之间的距离不应 15cm。准确计算将欲配制的电解抛光液的体积，再依据抛光液组成将所要参与的抛光液各组分按以下挨次参与抛光槽内。1、注入所需水量。2、参与所需磷酸量。3、切记硫酸用水稀释时会释放出大量热量，溶液温度急剧上升，边搅拌边添加，当温度升至 80时应停顿添加，待溶液冷却后再进一步添加直至全部加完。4、参与所需数量WB-260

13、 添加剂，边搅拌边添加，添加完毕后彻底搅拌以确保均匀混合。四、工艺流程12% 硫酸溶液5% 碳酸钠溶液烘干五、槽液维护及补加1、不锈钢工件在进入抛光槽之前应尽可能将残留在工件外表的水分除去，因工件夹带过多水分有可能造成抛光面消灭严峻麻点，局部浸蚀而导致 工件报废。2、在电解抛光过程中，作为阳极的不锈钢工件，其所含的铁、铬、镍元素不断转变为金属离子溶入抛光液内而不在*极外表沉积。随着抛光过程的 进展，金属离子浓度不断增加，当到达确定数值后，这些金属离子以磷酸盐和硫酸盐形式不断从抛光液内沉淀析出，沉降于抛光槽底部。为此，抛 光液必需定期过滤，去除这些固体沉淀物。3、在抛光槽运行过程中，除磷酸、硫酸

14、不断消耗外水分因蒸发和电解而损失，此外，高粘度抛光液不断被工件夹带损失，抛光液液面不断下降， 需经常往抛光槽补加颖抛光液和水。4、该抛光液在未经抛光前的原始比重为 1.68，在抛光槽运行过程中，抛光液的比重应把握在 1.680.03 的范围内。抛光液比重和粘度过高，说明抛光液含水量缺乏或硫酸含量偏高磷酸含量偏低；反之，抛光液比重过低，说明抛光液含水量过高。经常用比重计测定抛光液的比重是一种简洁有 效的把握手段。5、在有条件的状况下，最好定期分析抛光液的酸度、磷酸及硫酸的含量。六、设备要求电解抛光液通常为矿物酸并在较高的温度下操作，因此抛光槽、清洗槽、*极、加热盘管及排风装置必需由可耐抛光液腐蚀

15、的材料制造。1、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、环氧玻璃钢以及内衬上述材料的钢槽均可用作电解抛光槽。2、电加热或蒸汽加热盘管可选用以下材料：、聚四氟乙烯盘管：管束式聚四氟乙烯换热器用于蒸汽加热。聚四氟乙烯电加热管用于电加热。聚四氟乙烯盘管价格虽高但使用寿命长且电中*。、纯铅或铅锑合金盘管：纯铅或铅锑合金可用作电解抛光蒸汽加热盘管。为增加盘管使用寿命，在抛光液液面与空气交界处应另用铅加厚。、石英电加热管。3、挂具：带有钛制挂钩的外涂塑溶胶的铜挂具的使用寿命最长。因本抛光液不含铬酸，也可用磷青铜作挂钩。 EP工艺流程的评估Compart RA 5Fe/Cr 2:1。EP的操作方法不合理且效率不高，达不到

16、客户的要求。RA Fe/Cr 比率。EP 的目的是要去除工件外表的不平线条。900 1000 型号的砂纸Cr/Fe 比率 2:1 EP 超过了预期的效果，就要抽出夹具长条并去除内杂物。RAs1086420TIMERA 10 7 EP RA 减小到规定程度。一般来说，假设使用适宜的电流量，你们可以使RA 削减 50到 60，这样可以帮助你们确定足够的电流量使工件到达规定要求RA并且能去除一些金属主要是Fe而得到规定的Cr/Fe 比Fe的氧化物也会削减并在零件外表形成一层氧化膜，氢的含量也会削减。你们必需在 EP 时记录一些参数化学及电学方面。一旦你们找到能满足客户要求的参数就记录并存档。这些参数

17、最终都会影响效果。用于 EP 的参数应当要与技术员的数据表相符。在容器里的滴定化学反响能确定金属 Fe 的百分含量，之后调整相关金属的百分比重按所需使用蒸馏水。EP EP 效果之一。在没有任何阻碍的条件下传送电流是首要考虑的。保持线路，连接点，*极和零件的清洁可以提高电流的传送效率。EP 时夹具是最重要的物件。虽然设计一个夹具没有准确的规定，仍有些参数要考虑。首先要计算出零件的外表积，以便将零件插入夹具中。计算过1 amps/sq. inch20%1 amp/sq. inch左右，但这只是一个试验及错误分析过程，不断进展这个过程直到到达预期的效果。最好的夹具材料是铜以及掩盖其外表的钛。铜能传送

18、电流 1000amps/sq.in. 并通过其外表的钛均匀地传送电流。其次最好的是铜和弹*铜，磷青铜夹子或钛夹子及塑胶外表的夹具主架。*极端的材料也要考虑， 1/4inch 内径(ID)的可以用铜材料，对于任何更小的内径(ID)316L S/S.,316L S/S.做成的*极外径(OD)上阳极和*2:1 的比率使用。记住电流*电压功率功率代表热量。功率越低，粘膜越不简洁被破坏。在内径(ID)里加工时很简洁引起粘膜破坏，由于空间狭窄，热量很简洁 在内径(ID)里加工时产生。总结试验及错误分析只是确定及解决问题的方法之一。但这个过程解决了前期不良问题，再通过夹具设计就能得到需要的效果。做完这一步，

19、下一步就 能确定工艺流程以到达客户的要求。开头用固定的电流进展一系列操作测试出 Cr/Fe RA EP 30%的液体中反响不到 1 分钟时间，再漂洗，烘干。当这个过程完毕，记录结果，检查任何可能存在的缺陷，确定有哪些缺陷，存在缺陷的地方及引起缺陷的缘由。S136 不锈钢由于具有较好的机械性能和较强的耐蚀性,国内所用S136 不锈钢多数从瑞典进口,其成分为:C0.38%、Cr13.6%、Mn0.5%、V0.3%、Si0.8%,相当于国产 4Cr13。现在国内模具制造业把S136 不锈钢作为主要的注塑模具材料之一加以使用,而且使用量越来越大。依据注塑模具的生产要求,模具加工外表的外表粗糙度值一般小

20、于Ra0.4m, 此,经电火花成型加工后,模具外表多承受机械或人工方式,用砂纸、油石等进展光整加工,工人劳动强度大,工作效率低,备简洁、抛光质量好、可达性强等优点,目前已广泛应用于航空航天、医疗、化工、轻工、建筑装饰等行业,可对铜、镍、 铝及其S136 不锈钢争辩出了一种在常温条件下,本钱较低、抛光效果较好的电化学抛光工艺。根本原理不锈钢的电化学抛光是基于金属阳极的电化学溶解原理,工件为阳极,不溶性金属为阴极, 两极同时浸入电解抛光液中并保持确定的距离,在确定电压(312V)的直流电作用下,被抛光金属发生阳极溶解反响,在阴极发生 ,形成一层粘液层,由于被抛光金属外表存在微观的凸凹不平, 凸起处

21、粘液层较薄,尖端效应又使得电力线集中,电流密度较大,离子向溶液内部的集中速度较快,电极反响快速,金属去除量较大; 低凹处电力线比较分散,电流密度较小,粘液层相对较厚,离子向溶液内部的集中速度较慢,造成电极反响弱,金属去除量相对较少。 随着抛光时间的延长,金属外表渐渐获得微观整平的效果。实 验目前,并添加确定量的添加剂组 成。由于这类电解液大多数含有高浓度的酸(80%左右)和强氧化剂,溶液腐蚀性强,易污染环境,而且抛光时要获得较好的外表粗糙 度需加热电解液。在满足抛光要求的前提下,为了尽可能抑制常规电化学抛光的缺乏,经过屡次试验,优选出了一种酸度相对较低、 不含有毒物质(NO2-、CrO42-等

22、),而且适用于常温抛光的电解抛光液。1.电解液配方电解液的根本配方如下:25%H3PO4+10%H2SO4+45%H2O+无机酸 X15%+3%添加剂A+2%添加剂B。2.抛光条件1)试件(阳极):S136,10mm20mm,Ra1.0m2) 极间距:=60mm,两极相对静止;3)阴极:铅板;4)电流密度:0.61.0A/cm2;5)抛光温度:3035;6)抛光时间:37minX 是一种氧化促进剂,其作用是促进阳极微观凸起处的溶解及金属外表A 为增稠剂,其作用主要是增加电解液粘度,抑制阳极外表金属离子由粘液集中层向溶液内部的集中速度及析氧速度,增加光亮度。添加剂B 为无机含氧化合物,其作用是抑制试件外表的Cr6+渗析出,另外起到掩蔽Fe3+的作用。抛光过程中,需定期搅拌电解液,温度越高,电流密度越大,所需抛光时间则越短,37min 时间的抛光加工后,试件外表呈光明的光泽,Ra0.1m。结 论与生产上常用的电化学抛光工艺相比,本工艺具有以下特点:H3PO4、H2SO4 35%左右,65%85%,A、B 及无机酸X 的含量,电解抛光液总本钱下降15%左右,而且腐蚀性有确定程度降低。抛光温度有所降低,接近常温,且温度范围较宽(