(最新)电化学抛光技术及其在金属合金表面抛光中的运用

(最新)电化学抛光技术及其在金属合金表面抛光中的运用内容摘要：

腔面无残余应力和毛刺 , 表面光洁 , 工具磨损较低 , 并可解决电解加工中阳极钝化现象而有利于提高生产率等特点。 加工硬质合金时 , 生产率可达 400~ 800 mm3 / min, 加工表面粗糙度为 Ra = 1. 6μm, 精度为 0. 06 mm。 综上所述 , 采用超声波 电解抛光模具型腔面 ,是目前模具制造业中一种可行的、很有发展前景的光整加工方法。 3. 在主要金属及其化合物中的表面 抛光处理 运用 电化学抛光技术 在金属及其化合物的表面抛光处理运用 上， 已经相当成熟。 下面就各种主要的金属及其化合物在使用电化学抛光技术时，涉及到的原理、工艺和抛光液等内容进行介绍。 铝合金 铝合金各种抛光技术的比较 由于铝合金的质地柔软 , 硬度比较低 , 在成型加工和运输过程中容易产生机械损伤 , 造成划痕、磨损等表面缺陷。 这些缺陷不仅影响表面平整性和表面光亮度 , 还会影响其化学稳定性 , 在表面缺陷处容易发生腐蚀。 为了使铝合金制品表面获得光亮和平整的状态 , 消除 机械损伤和腐蚀点 , 提高表面光滑度和光泽度 , 往往采用抛光处理。 铝合金抛光大体上分机械抛光、化学抛光和电化学抛光 3 类。 一般的机械损伤和腐蚀点可以通过机械抛光来消除 , 达到宏观平整的效果。 而对一些表面性能较高的铝制品 , 比如精密零部件、光学部件以及装饰性产品 , 机械抛光难以达到要求。 为了达到微观平整 , 就需要采用化学抛光和电化学抛光。 化学抛光和电化学抛光属于精饰处理 , 化学抛光后的铝制品表面粗糙度降低 , 外观质量改善 , 装饰效果提高 , 耐腐蚀性增强 , 热反射能力和光反射能力提高。 和化学抛光 相比 , 电化学抛光可以达到更高的表面性能要求。 诸如要求高光洁度、高光亮度的装饰性铝制化妆盒、灯具反光罩 , 都必须采用电化学抛光工艺 , 才能达到产品质量要求。 酸性和碱性电化学抛光 电化学抛光可以分为酸性电化学抛光和碱性电化学抛光。 1）酸性电化学抛光 由磷酸 铬酸 硫酸组成的巴特尔 (Battelle) 工艺是最典型的酸性电化学抛光工艺。 其槽液组成和工艺条件如下 : 表 1 巴尔特工艺的槽液组成和工艺条件 槽液组成 工艺条件 磷酸 ( 相对密度 1170) % 75( 质量 ) 铬酸酐 % 615( 质量 ) 硫酸 ( 相对密度 1184) % 417( 质量 ) 水 余量 温度 /0C 75 85 电流密度 /(A/ dm2) 5 15 巴特尔工艺广泛地用于铝及铝合金的电化学抛光 , 对于高纯度的铝材能够获得很高的光亮度。 但由于此工艺配方中含有剧毒物 Cr6+, 对人体和环境都是非常有害的 , 从保护生态环境及人类健康的角度出发 , 许多国家都相继制定法令限制六价铬的排放。 其次 , 铬酸类电化学抛光电流密度非常高 , 达到 5A/dm2 15A/ dm2, 而铝合金普通阳极化在 1A/ dm2 2A/ dm2 的电流密度下即可进行。 电流密度高意味着耗电量大 , 这不仅增加了企业的经济负担 , 又和国家倡导的节能型社会相背离。 基于铬酸带来的不利影响 , 许多专家提出采用其他化学药品替代铬酸 , 以解决环境污染的问题。 洪九德 [10]于上世纪 80 年代初 , 在 H2SO H3PO4 或 H2SO4 H3PO4 基液中 , 添加了有机酸类或有机醇类 , 进行了无铬酸电化学抛光工艺实验 , 取得了效果比较显著、性能比较满意的无铬酸电化学抛光配方。 何兴章 [11]在 1986 年论述了装饰性铝合金在阳极氧化工序前 , 采用无 铬酸电化学抛光工艺 , 用正磷酸为主光亮剂 , 用二元醇代替铬酸 , 在铝制化妆盒的电化学抛光的生产中获得应用。 陈祖秋 [12]采用紫外线和电化学测试的方法 , 研究了铝合金无铬酸电化学抛光添加剂、配方和工艺 , 其效果也优于传统铬酸抛光。 该研究工作始于 1987 年 , 在完成实验室研究工作的基础上 , 于 1988 年在漳州化学品厂电化铝生产车间 , 成功地进行铝制化妆盒无铬酸电化学抛光的扩大实验 , 抛光质量达到或超过铬酸抛光水平。 1996 年 , 该工艺在某外资厂获得应用 , 成功取代传统铬酸抛光。 上述新开发的电化学抛光工艺 , 虽然解决了铬污染环境的问题 , 但是由于一些替代物价格昂贵、槽液维护困难、适用范围窄小、生产条件差、难以大规模推广等原因 , 使得新工艺没有更多的实用价值。 2）碱性电化学抛光 Brytal 工艺是最典型的碱性电化学抛光工艺 , 槽液由碳酸钠和磷酸三钠组成。 早在 1936 年 Pullen 推荐的工艺参数如下 : 表 2 Brytal 工艺参数 槽液组成 工艺条件 碳酸钠 ( Na2CO3) , g/ L 150 磷酸三钠 ( Na3PO4) , g/L 50 温度 /0C 80 85 另外 , Brace A W 与佐藤敏彦分别在 1959 年和 1997 年进一步完善 Brytal 工艺 , 认为较高的浓度更可取 , 并得出了具体的工艺参数。 胡拥军、龙力平 [13]于 2020 年通过在 Na3PO4 Na2CO3 添加 TB 光亮剂、 SB 稳定剂 , 获得一种效果好、使用周期长的环保型碱性电化学抛光工艺 182。 碱性电化学抛光解决了 Cr6+ 对环境的污染 , 并且电流密度比较低。 Water Schwartz 在 2020 年介绍了 Brytal 工艺 , 槽液组成和 Pullen 推荐的一样。 并提出操作温度在 74 0C 8。