(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(編輯修改稿)
2024-12-09 14:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 腔面無(wú)殘余應(yīng)力和毛刺 , 表面光潔 , 工具磨損較低 , 并可解決電解加工中陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象而有利于提高生產(chǎn)率等特點(diǎn)。 加工硬質(zhì)合金時(shí) , 生產(chǎn)率可達(dá) 400~ 800 mm3 / min, 加工表面粗糙度為 Ra = 1. 6μm, 精度為 0. 06 mm。綜上所述 , 采用超聲波 電解拋光模具型腔面 ,是目前模具制造業(yè)中一種可行的、很有發(fā)展前景的光整加工方法。 3. 在主要金屬及其化合物中的表面 拋光處理 運(yùn)用 電化學(xué)拋光技術(shù) 在金屬及其化合物的表面拋光處理運(yùn)用 上， 已經(jīng)相當(dāng)成熟。下面就各種主要的金屬及其化合物在使用電化學(xué)拋光技術(shù)時(shí)，涉及到的原理、工藝和拋光液等內(nèi)容進(jìn)行介紹。 鋁合金 鋁合金各種拋光技術(shù)的比較 由于鋁合金的質(zhì)地柔軟 , 硬度比較低 , 在成型加工和運(yùn)輸過程中容易產(chǎn)生機(jī)械損傷 , 造成劃痕、磨損等表面缺陷。這些缺陷不僅影響表面平整性和表面光亮度 , 還會(huì)影響其化學(xué)穩(wěn)定性 , 在表面缺陷處容易發(fā)生腐蝕。為了使鋁合金制品表面獲得光亮和平整的狀態(tài) , 消除 機(jī)械損傷和腐蝕點(diǎn) , 提高表面光滑度和光澤度 , 往往采用拋光處理。鋁合金拋光大體上分機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光 3 類。 一般的機(jī)械損傷和腐蝕點(diǎn)可以通過機(jī)械拋光來(lái)消除 , 達(dá)到宏觀平整的效果。而對(duì)一些表面性能較高的鋁制品 , 比如精密零部件、光學(xué)部件以及裝飾性產(chǎn)品 , 機(jī)械拋光難以達(dá)到要求。為了達(dá)到微觀平整 , 就需要采用化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光。 化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光屬于精飾處理 , 化學(xué)拋光后的鋁制品表面粗糙度降低 , 外觀質(zhì)量改善 , 裝飾效果提高 , 耐腐蝕性增強(qiáng) , 熱反射能力和光反射能力提高。 和化學(xué)拋光 相比 , 電化學(xué)拋光可以達(dá)到更高的表面性能要求。諸如要求高光潔度、高光亮度的裝飾性鋁制化妝盒、燈具反光罩 , 都必須采用電化學(xué)拋光工藝 , 才能達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。 酸性和堿性電化學(xué)拋光 電化學(xué)拋光可以分為酸性電化學(xué)拋光和堿性電化學(xué)拋光。 1）酸性電化學(xué)拋光 由磷酸 鉻酸 硫酸組成的巴特爾 (Battelle) 工藝是最典型的酸性電化學(xué)拋光工藝。其槽液組成和工藝條件如下 : 表 1 巴爾特工藝的槽液組成和工藝條件 槽液組成 工藝條件 磷酸 ( 相對(duì)密度 1170) % 75( 質(zhì)量 ) 鉻酸酐 % 615( 質(zhì)量 ) 硫酸 ( 相對(duì)密度 1184) % 417( 質(zhì)量 ) 水 余量 溫度 /0C 75 85 電流密度 /(A/ dm2) 5 15 巴特爾工藝廣泛地用于鋁及鋁合金的電化學(xué)拋光 , 對(duì)于高純度的鋁材能夠獲得很高的光亮度。 但由于此工藝配方中含有劇毒物 Cr6+, 對(duì)人體和環(huán)境都是非常有害的 , 從保護(hù)生態(tài)環(huán)境及人類健康的角度出發(fā) , 許多國(guó)家都相繼制定法令限制六價(jià)鉻的排放。 其次 , 鉻酸類電化學(xué)拋光電流密度非常高 , 達(dá)到 5A/dm2 15A/ dm2, 而鋁合金普通陽(yáng)極化在 1A/ dm2 2A/ dm2 的電流密度下即可進(jìn)行。電流密度高意味著耗電量大 , 這不僅增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān) , 又和國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能型社會(huì)相背離。 基于鉻酸帶來(lái)的不利影響 , 許多專家提出采用其他化學(xué)藥品替代鉻酸 , 以解決環(huán)境污染的問題。 洪九德 [10]于上世紀(jì) 80 年代初 , 在 H2SO H3PO4 或 H2SO4 H3PO4 基液中 , 添加了有機(jī)酸類或有機(jī)醇類 , 進(jìn)行了無(wú)鉻酸電化學(xué)拋光工藝實(shí)驗(yàn) , 取得了效果比較顯著、性能比較滿意的無(wú)鉻酸電化學(xué)拋光配方。 何興章 [11]在 1986 年論述了裝飾性鋁合金在陽(yáng)極氧化工序前 , 采用無(wú) 鉻酸電化學(xué)拋光工藝 , 用正磷酸為主光亮劑 , 用二元醇代替鉻酸 , 在鋁制化妝盒的電化學(xué)拋光的生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。 陳祖秋 [12]采用紫外線和電化學(xué)測(cè)試的方法 , 研究了鋁合金無(wú)鉻酸電化學(xué)拋光添加劑、配方和工藝 , 其效果也優(yōu)于傳統(tǒng)鉻酸拋光。該研究工作始于 1987 年 , 在完成實(shí)驗(yàn)室研究工作的基礎(chǔ)上 , 于 1988 年在漳州化學(xué)品廠電化鋁生產(chǎn)車間 , 成功地進(jìn)行鋁制化妝盒無(wú)鉻酸電化學(xué)拋光的擴(kuò)大實(shí)驗(yàn) , 拋光質(zhì)量達(dá)到或超過鉻酸拋光水平。 1996 年 , 該工藝在某外資廠獲得應(yīng)用 , 成功取代傳統(tǒng)鉻酸拋光。上述新開發(fā)的電化學(xué)拋光工藝 , 雖然解決了鉻污染環(huán)境的問題 , 但是由于一些替代物價(jià)格昂貴、槽液維護(hù)困難、適用范圍窄小、生產(chǎn)條件差、難以大規(guī)模推廣等原因 , 使得新工藝沒有更多的實(shí)用價(jià)值。 2）堿性電化學(xué)拋光 Brytal 工藝是最典型的堿性電化學(xué)拋光工藝 , 槽液由碳酸鈉和磷酸三鈉組成。早在 1936 年 Pullen 推薦的工藝參數(shù)如下 : 表 2 Brytal 工藝參數(shù) 槽液組成 工藝條件 碳酸鈉 ( Na2CO3) , g/ L 150 磷酸三鈉 ( Na3PO4) , g/L 50 溫度 /0C 80 85 另外 , Brace A W 與佐藤敏彥分別在 1959 年和 1997 年進(jìn)一步完善 Brytal 工藝 , 認(rèn)為較高的濃度更可取 , 并得出了具體的工藝參數(shù)。 胡擁軍、龍力平 [13]于 2020 年通過在 Na3PO4 Na2CO3 添加 TB 光亮劑、 SB 穩(wěn)定劑 , 獲得一種效果好、使用周期長(zhǎng)的環(huán)保型堿性電化學(xué)拋光工藝 182。堿性電化學(xué)拋光解決了 Cr6+ 對(duì)環(huán)境的污染 , 并且電流密度比較低。 Water Schwartz 在 2020 年介紹了 Brytal 工藝 , 槽液組成和 Pullen 推薦的一樣。并提出操作溫度在 74 0C 8
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