(最新)電化學(xué)拋光技術(shù)及其在金屬合金表面拋光中的運(yùn)用(已修改)
2024-11-19 14:40 本頁(yè)面
【正文】 ： 本文通過查閱和總結(jié) 電化學(xué)拋光技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)，介紹了電化學(xué)拋光技術(shù)的原理，闡述電化學(xué)的復(fù)合拋光技術(shù)和其在主要金屬及其合金上的表面 拋光 處理的運(yùn)用，并展望了電化學(xué)拋光的展望。 關(guān)鍵詞 ： 電化學(xué)拋光 ； 復(fù)合拋光 ； 金屬 ； 表面拋光 Electrochemical polishing technology and its application in the surface polishing of metal alloys Abstract： Through reading and summarizing electrochemical polishing technology related literatures, this paper introduces the principle of electrochemical polishing technology, expounds the electrochemical bination polishing technology and its application in surface polishing of main metals and their alloys, and also expresses the prospect of electrochemical polishing. Key words： electrochemical polishing technology； bination polishing； metal alloy； surface polishing 引 言 在生產(chǎn)中，我們經(jīng)常需要對(duì)于一些材料進(jìn)行表面加工，從傳統(tǒng)的金屬冶煉業(yè)的金屬拋光到現(xiàn)代的硅芯片的表面封裝，這些都離不開電化學(xué)技術(shù)。而其中的金屬表面拋光常用的技術(shù)就是電化學(xué)拋光。 電化學(xué)拋光是指在一定電解液中金屬工件的陽(yáng)極溶解 ,從而使其表面粗糙度下降、光亮度提高 ,并產(chǎn)生一定金屬光澤的表面光整技術(shù) [1]。目前 ,該技術(shù)已在金屬精加工、金屬樣品制備及需要控制表面質(zhì)量與光潔度的領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用 ,顯示出機(jī)械拋光及其它表面精加工技術(shù)無法媲美的一些優(yōu)點(diǎn) ,如效率高、表面無加工硬化層、無內(nèi)應(yīng)力作用、耐腐蝕等。電化學(xué)拋光涉及的材料有不銹鋼、純金屬、碳鋼、合金鋼、有色金屬及其合金、貴重金屬等幾乎所有的金屬材料。 韋瑤等 [1]對(duì)電化學(xué)拋光的原理、特點(diǎn)作了評(píng)述， 夏紹靈 等 [2]等介紹了復(fù)合電化學(xué)拋光技術(shù)的原理及其運(yùn)用， 而朱虎生 [3], 梁成浩等 [4]，郝云 [5]，劉霞 [6]等 分別對(duì)鋁合金，金及其合金，不銹鋼金屬，銀等金屬及 其合金的電化學(xué)拋光技術(shù)進(jìn)行了介紹。本文擬簡(jiǎn)要介紹電化學(xué)拋光的原理 , 復(fù)合電化學(xué)拋光技術(shù)的原理及其運(yùn)用，以及 在各大主要金屬及其合金中的運(yùn)用詳細(xì)綜述近年來電化學(xué)拋光技術(shù)的新進(jìn)展。 1 電化學(xué)拋光的原理和特點(diǎn) 電化學(xué)拋光的原理 電化學(xué)拋光是金屬陽(yáng)極溶解的獨(dú)特電解過程 ,它受眾多可變因素的影響。根據(jù)陽(yáng)極金屬的性質(zhì)、電解液組成、濃度及工藝條件的不同 ,在陽(yáng)極表面上可能發(fā)生下列一種或幾種反應(yīng) [6]: 1)金屬氧化成金屬離子溶入到電解液中 ,M = M2+ + 2e 。 2)陽(yáng)極表面生成鈍化膜 ,M + H2O = MO + 2H+ + 2e 。 3)氣態(tài)氧的析出 , 2H2O =O2 + 4H+ + 4e。 4)電解液中各組分在陽(yáng)極表面的氧化。電化學(xué)拋光后的陽(yáng)極表面狀態(tài)主要取決于上述 4種反應(yīng)的強(qiáng)弱程度。然而 ,由于電化學(xué)拋光過程的復(fù)雜性 ,至今提出的各種電化學(xué)拋光機(jī)制均存在一定的局限性。 1. 1. 1 粘性膜理論 由 Jacguet P A提出的粘膜理論 [7]認(rèn)為 :當(dāng)電流通過電解液時(shí) ,在陽(yáng)極表面生成一層由陽(yáng)極溶解產(chǎn)物組成的粘性液膜 ,它有較高的黏度和較大的電阻 ,而其厚度在粗糙表面的各個(gè)部分是不相等的 ,在凹陷部位的厚度大于凸 起部位的厚度。由于陽(yáng)極表面的 ―絕緣 ‖程度不同 ,因而陽(yáng)極表面上的電流分布不均勻 ,凸起部位的電流較凹陷部位的電流大。所以 ,凸起部位的溶解相對(duì)較快 ,結(jié)果便導(dǎo)致粗糙表面被宏觀拋光。該理論的局限性在于不能回答電化學(xué)拋光過程中是否發(fā)生陽(yáng)極金屬的鈍化氧化問題 ,也不能解釋電化學(xué)拋光過程中所特有的陽(yáng)極極化問題。 1. 1. 2 鈍化膜理論 [8] 該理論認(rèn)為 ,在電化學(xué)拋光過程中 ,陽(yáng)極極化其表面生成鈍化膜 ,只有致密的鈍化膜才能抑制表面的結(jié)晶學(xué)腐蝕。由于陽(yáng)極表面上凸起和凹陷部位的鈍化程度不同 ,其中凸起部位的化學(xué)活性較大 ,且開始形 成的鈍化膜往往不完整呈多孔性 ,而凹陷部位處于更為穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)。因此 ,凸起部位鈍化膜的溶解破壞程度比凹處的大 ,其結(jié)果是凸起部位被腐蝕。如此反復(fù) ,直至獲得穩(wěn)定致密的鈍化膜層 ,這使電化學(xué)拋光效果可達(dá)極值。該理論雖在微觀拋光上獲得了較完善的解釋 ,但又不能較好地說明電化學(xué)拋光的全過程。 1. 2 電化學(xué)拋光的特點(diǎn) [1,9] : 電化學(xué)拋光作為一種金屬表面處理方法 ,它具有以下優(yōu)點(diǎn) : 1)能夠降低表面粗糙度 ,達(dá)到良好的表面拋光效果 。 2)拋光效率高 ,且與被加工材料的機(jī)械性能 (硬度、韌性、強(qiáng)度等 )無關(guān) 。3)拋光成形零件 時(shí)所用設(shè)備與機(jī)械拋光設(shè)備相比較為簡(jiǎn)單和便宜 ,拋光時(shí)工件與刀具 (陰極 )不接觸 ,無切削力、熱、毛刺及切削刀痕 ,刀具無損耗等。 但它也有一些缺點(diǎn) : 1)所得表面的質(zhì)量取決于被加工金屬的組織均勻性和純度 ,金屬結(jié)構(gòu)的缺陷被突出地顯露出來 ,對(duì)表面有序化組織敏感性較大 。 2)較難保持零件尺寸和幾何形狀的精確度 。
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