电解抛光技术

1、影响电解抛光效果的主要因素：一、电解抛光电解液，电解液选用的合理与否是直接影响电解抛光效果的最基本因素之。1扩散系数小，黏度大。2易与溶解下来的金属离子形成扩散速度更 小的多核聚合配合物。本身是一种黏膜稠的 酸。二、电解抛光电流密度和电压，通常应控制 在极限扩散电流控制区，中阳极极化曲线的 平坦区。1低于此区的电流密度时，表面会出现腐蚀。2高于此电流密度区时，因有氧气析出，表面 易出现气孔、麻点或条纹。3平坦区不是固定不变的，它会随温度、配位 剂的浓度和添加剂的种类而变化。三、温度，温度对阳极极化曲线的影响曲线。1电解液温度升高，极限扩散电流逐渐增大， 当温度高于90度时，表面抛光的起始电流密

2、 度大，阳极铜片的溶解速度过快，因而铜片 表面易生成点状或条状腐蚀。2当电解液温度低于60度时，传质过程慢， 抛光的起始电流密度太低，阳极铜片的溶解 速度慢，溶解下来的离子不能很快地扩散开 来，容易在阳极表面形成 CU和HEDP的多 核配合物，使用权铜片表面出现沉淀物膜槿 麻点。四、抛光时间。1被抛光零件的材质及其表面的预处理程度。2阳、阴极间的距离。3电解液的抛光性能及温度。4电抛光过程使用的阳极电流密度的大小及槽电压的高低。5工艺上对抛光表面光亮度的要求等。五、阳极、阴极极间距离。1便于调整电流密度到工艺规范，并尽量使抛 光件表面的电流密度分布得均匀一致些。2尽量减少不必要的能耗，因电解液

3、浓度高、 电阻大、耗电量较大。3阴极产生的气体搅拌是否已破坏了黏液层， 降低了抛光效果。六、抛光前工件表面状态及金相组织。1被抛光工件表面的金相组织越均匀，越细 密，（如纯金属）越有利于抛光过程的进行， 而且抛光效果也越好。2被抛光工件的材料为合金，特别是多组分合 金时，抛光工艺的控制比较麻烦。3当被抛光工件的金相组织不均匀，特别是含 有非金属万分时，就会使电抛光体系呈现出 不一致的电化学敏感性。4工件在抛光前表面处理得越干净越细密，越 有利于电抛光过程的进行，越容易获得预期 的抛光效果。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

4、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部分发生选择性溶解以形成平滑表面的方法。 它是一个复杂的阳极氧化过 程，伴随着工件表面的溶解和和氧化，但又不同于阳极氧化。电解抛光的抛光机理是：1. 黏膜理论：电解抛光在一定的条件下， 金属阳极的溶解速度大于溶解产物离开阳极表面向电解液中扩 散的速度， 于是溶解产物就在电极表面积累， 形成一层黏性膜， 这层黏性膜的电阻比电解液的 大，而且可以溶解在电解液中， 它沿阳极表面的分布是不均匀的， 在表面的微凸处的微黏膜厚 度比凹处小，导致凸处的电阻也较小，从而造成电流集中，与微凹处相比，微凸处电流密度较 大，电位升高，从而使氧气容易析出，有利于

5、黏膜溶解扩散，加快了微凸部位金属的溶解。随 着电解抛光时间的延续，阳极表面上的微凸处被逐渐削平，使整个表面变得平滑、光亮。2. 氧化膜理论：在电解抛光过程中， 由于析出氧的作用在金属表面形成一层氧化膜， 阳极表面呈钝态， 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。 由于在阳极表面微凸 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 溶液中扩散，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行。 而且微凸处进行的速度比微凹处快， 其结果， 微凸处金属被优先溶解削去， 使阳极表面达到平 滑、光亮。电抛光阳极过

6、程的特点：电抛光过程根据金属表面的性质、溶液成分、工作条件，在阳极 附近可能发生下列反应 阳极溶解，当进行电抛光时，金属表面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， 在阳极表面会生成一层氧化膜 (或氧吸附层)， 此膜的厚度决定于金属的性质、电解液成分、工艺规范。 2Me(n+) +2OH- =Me2On +n H2O 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情况下， 零件表面就会产生阳极极化现

7、象，而且 在阳极极化的工程中有一定的曲线规律 一电极极化曲线 AB部分：电压增加，电流增长较慢，阳极表面未活化，不能正常溶解。 BC部分，电流与电压成比例增加，阳极表面活化产生正常溶解，金属具有强腐蚀型表 CD部分，在C点附近曲线发生突变，当电压从小增加到U2时，电流强度会有所下降， 说明金属表面氧化膜生成，电阻增大，金属表面开始形成黏液膜。 DE部分，随着电压的升高电流强度却保持不变，曲线出现水平部分，金属表面生成了 黏液膜，具备抛光表面的条件，金属表面正常溶解可得到光泽的表面。 从E点开始只要电压稍微增加，便引起电流强度的急剧增加，这是阳极上氧的析出的标志，虽然阳极表面得到光亮，但同时产生

8、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，电流就会按照阳极极化曲线的形式进行 变化；把整流器调到稳压状态，调整电压到工件至钝电压，开机，电流就会从A点1S左右到达B点然后达到C点-电流的至高点，从C点降到D点一电流的稳定状态，电流持续稳定到 达E点，电抛光过程结束。从A点到达D点时间需要2-3S,整个稳定电流的抛光过程1-2M （根据工件材质而定）。 三法拉第电解定律内容：在电解时，电极上发生化学反应的物质的量和通过电解池的电量q成正比公式：m =q/（z 氐）=M/（z XF） X 几m：电极上参与化学反应的物质的质量kgM :参与反应物质的摩尔

9、质量kg/molF:法拉第电解常数：96485 C/molZ:电极反应的计量方程式中电子的计量系数t: 时间 SI:电流强度A电极上每析出（或溶解）1 mol的任何物质所需的电量为 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, 其中还添加一部 分添加剂。1. 不锈钢电解抛光液的成分及其作用 磷酸磷酸是抛光掖中的主要成分, 磷酸和磷酸盐的黏滞性都比较大, 有利于微观凸起处金属的 优先溶解,对金属的腐蚀性比较小,对获得平整光

10、亮的表面起重要的作用。 硫酸硫酸可提高电解液的导电率, 改善分散能力, 减轻对有色金属的腐蚀, 提高钢铁工件的光 洁度。浓度过高,钢铁溶解速度过快,表面光泽性下降,浓度过低,容易使铝及其合金发生斑 点状腐蚀。 铬酐铬酐可促进金属表面氧化膜的形成, 减轻和避免溶液对金属的腐蚀, 提高整平作用, 以获 得光洁度高的表面。2. 不锈钢电解抛光溶液的控制参数 温度不同的电解抛光液有不同的温度控制范围, 温度升高有利于金属的溶解, 但是有可能产生 过腐蚀, 降低表面的光泽性。 一般温度升高时要相应提高电流密度, 才能保证工件表面的光洁 度。 电流密度电流密度也是工件在 EP 过程中一个重要参数,根据研究

11、试验结果:奥氏体不锈钢电流密 度15A-80A/dm2;马氏体不锈钢电流密度 75A-82A/dm2。电流密度要根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 表面过热,电化学反应剧烈,容易产生腐蚀点和条纹；电流密度过低,阳极一直处于阳极溶解 状态，也不能提高金属工件表面的光洁度。 抛光时间在电解抛光过程中， 抛光时间并不是越长越好， 它要根据电解抛光液温度的高低和电流密 度的大小来定。在一般情况下，抛光时间随着电流密度的增加，温度的升高而减少，钢铁工件 可比有色金属工件的抛光时间长一些， 工件精度和表面质量要求较高时， 也应相应缩短

12、抛光时 间，必要时可反复多次进行抛光处理。 搅拌搅拌可加快电解液的流动， 促进金属表面滞留的氧气泡的排除， 减轻金属表面的过热现象， 从而有利于工件表面光洁度的提高。 生产一般采用移动阳极的方法， 也有用压缩空气来搅拌电 解液。 槽内阴极板 阴极板材料通常采用铅版，阴极面积一般稍大，以提高电流效率，阴阳极面积比通常为： 1.1-1.5：1。 电位在将抛光液的温度控制在一定的温度范围之内的前提下， 如果电位太低，则无黏液膜形成， 也无电解抛光作用发生， 式样表面灰白；若电位略为升高时， 虽有黏液膜的产生， 但很不稳定， 一旦形成也会立即溶入电解液中， 也不产生抛光作用， 仅有侵蚀现象产生； 如果

13、电位进一步增 加，达到某一定值之后，才开始产生稳定的黏液膜，电解抛光才得以产生，并有氧气逸出，抛 光效果逐步提高。随着电位的持续升高，黏液膜的厚度也相应增加，薄膜层的电阻上升，抛光 电流基本保持不变，在这种电位下，氧气逸出较为迅速，局部溶液升温很快，抛光效果效果最 佳，光亮度显著增加，这一区域是电解抛光的最佳区域。在这一区域中若电位很高，由于局部 温度较高，抛光质量较好，但操作工艺不易控制，若电位再度升高，薄膜被击破，电阻反而下 降。此时，便有凹坑出现、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

14、余几个因素相应的变化。 提高温度和电位， 可以提 高溶液的导电能力和金属的溶解速度。 但在一定的电位下， 电流密度同时也会随着溶液导电能 力和金属溶解速度的增加而增加。 因此，在高电位作用下， 必须采用较短的时间完成抛光任务， 反之，在低电位作用下，电流密度必将减少，抛光时间则须延长，但不能太长，否则会产生侵蚀现象。总之，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，应根据现场情况灵活应用，适度掌握各种条件，才能获得最好的抛光效果。五不锈钢电解抛光液的配方1.磷酸基溶液配方1通用性好，适于碳钢、低合金钢和不锈钢，是应用最广泛的电解液配方2适于1Cr18Ni9Ti之

15、类的奥氏体不锈钢配方3适于1Cr13之类的马氏体不锈钢，也可用于镍、铝的电抛光配方4适于不锈钢，抛光质量中等，溶液使用寿命很长不需作再生处理配方5适于不锈钢，抛光质量好，溶液使用寿命较长，主要用于手表等精密零件配方6适于不锈钢，低合金钢、高合金钢、铸铁等，强烈搅拌可改善抛光质量。配方7适于除含钨的高碳钢以外的大多数普通钢，钢合金元素最高允许含量为镍3.75%钼0.5%铬 1.4%锰 1.75%钒 0.3%配方8适于碳纲及含锰、镍的摸具钢。钢铁磷酸基溶液电抛光工艺规范咋*123I45s7s胡耋.(85H )弱副3D-E54DU5116B-X)弱5D-E2竹&第）34-373&40

16、OmkL3113-22-4Lio目“ 丨IE-14巨垃 1JWtn4培右二底0乙寵二41水Jj-2022-169103(iAai3J1.70-L 74L越>1.4£LK1, ?(F1,74L 6-1,7AMD30-6070-40| 4>9D5>fl575-flDB>-7Dia屯推左虔2CkED20-H&D4D-7ift20-50sa-sn2.-£.SHO-256-3-IO-?O二7-S. 5三畸可（NIX）1-5ID3HQ10：o-4六.不锈钢电解抛光常见故障分析及排除方法1.麻点（过腐蚀点）目前麻点是不锈钢电解抛光最大的问题点， 这种现象受

17、到很多种因素的影响； 最直接的影 响因素有：电流密度分布不均、气体逸出不畅、电解液成分偏差。电流密度分布不均影响电流密度分布不均的因素也很多，主要有以下几种： 夹具结构导致工件在 EP 时电流密度分布不均， 改善夹具结构使夹具与工件的接触比较 平衡均匀，在保证夹具印合格的情况下尽量增大夹具与工件的接触面积。 电解抛光液比重下降或超出最大值，每种电解液都有不同的比重范围，如果比重低于 最小值，说明电解液中水分含量增多， 水分增加容易产生麻点； 比重超出所要求范围的最大值， 容易导致电流密度局部过大， 电流分布不均，工件局部发生过腐蚀产生麻点。 磷酸的比重：1.70； 浓硫酸的比重： 1.84；水

18、的比重： 1；电解液水分增加的原因：电解液在生产的过程中会生成 水，夹具会携带部分水进入槽内。调整电解液比重到最佳范围，在 EP 前必须吹干夹具和工件 上面的水分。 温度过高，温度高可提高电解液的电导率，增加工件的表面亮度，但容易造成电流密 度分布不均而产生麻点。调整温度到最佳温度范围。工件在除油清洗时没有清洗干净，有油污残留在工件上，在EP时有油污的地方就会出现麻点。工件的材料问题， 不同的工件材料应选用不同种类的电解液， 但有时后材料的晶粒结构 也会导致工件在 EP 过程中出现麻点。尽量选择较好的材料加工工件。返工零件，零件在进行第一次 EP后由于一些局部的外观问题不良，而需要机械抛光返 抛再进行EP,工件