电化学抛光工艺的研究及应用
２Ｉ｝０１年２月
表
面
技术
第３０卷第ｌ期
Ⅷ。
电化学抛光工艺的研究及应用
韦瑶．杜高昌．蓝伟强
（成都东仪科技有限公司．四川成都
６ｌ００７２）
［摘要］报导了不锈钢电化学抛光工艺研究及ｔ乜化学抛光工艺应用于不锈钢管道、管件的情况．［关键词］
电化学抛光；表面处理；不锈钢管道；管件
［中图分类号］ＴＧｌ７５［文献标识码］Ａ［文章编号］１００１—３６６０（２００１）０１一ｎｏ¨一ｎ？
，
ＴｈｅＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ７ｒｅｃｈｎｏＩｏｇ）
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引言
零件在阳极上可能发生以１０ｊｉ什反Ｊ、；，：金属的溶解：Ｍｅ一２ｅ—Ｍｃ＋‘（Ｍｃ为－＿价金娥）氧的析出：２Ｈ！（）～４ｅ一，仆一｝（）．．十
氧化膜的形成：Ｍｅ一２叫Ｈ？（）一Ｍｅ（）｝２｝ｌ’金属在阳极溶解，在阳极形成氧化麒．阳｝殁释放氧。阴极释放氢．所以与电镀不同．Ｉ｜：；！‘化学抛光ｊｌｊ彳门爷氢脆。
为获得良好的抛光效果．Ｆ包流密度和１１．Ｉ压怂紧街相关的。通常。电压升离，电流密度随之增人．Ｍｉ墨・脱象只会继续到一个临界点，一匦达到返・点．Ｌ也流密度将急速下降，电压仍相应增高。趟过这・点．１包砥和ｆＵ流密度又稳步增长，电化学抛光ｊ｛有在Ｉ乜流密度比｝‰界点高时才会发生，低于这一点则出现腐蚀。通常’Ｉ也化学抛光使用直流电．在电流密度５．５～ｊ５．＿八ｊ（ｈ¨：：ｊ托
电化学抛光是一种使用电解液及直流电流的金属表面处理方法，与电镀类似，与之不同的是电化学抛光把被加工的零件作为阳极，正好与电镀相反。金属在控制下被有选择性地溶解，金属表面上的显微高点的溶解速度大于“谷点”（显微的或宏观的凸点或凹点）。采用为达到此目的的电化学抛光溶液，显微的宏观的抛光就会同时进行并获得光亮和平滑之效果。金属的溶解可以控制，抛光厚度通常在２．５～６．５肚ｍ之．问。
ｌ
电化学抛光
通电后，在被抛光金属表面上形成一层极化膜。使
金属离子通过这层薄膜扩散，表面上的显微及宏观的凸点或粗糙处的高点及毛刺区的电流密度比表面其余部分大，并以较快的速度溶解，从而达到整平和去毛刺的目的。通过延长抛光时间、提高抛光温度和电流密度可得到光亮的表面。
电化学抛光后的表面粗糙度主要由抛光前的表面质量和粗糙度决定，缎状表面抛光成光亮表面是由时间、温度、电流密度所控制，这三种因素的组合，会产生低反射或缎状表面。采用延长时间、提高温度、增加电流密度可获得光亮表面。
生。
，电化学抛光对金属的溶解极少．抛光Ｊ譬Ｊ＿！：｝：ｊｍ常，ｍ２．５～６．５弘ｍ之问．划痕、冲压记号及金属小的二限金属夹杂物往往比电化学抛光失去的厚度深．杂乱ｆ｜９彬！粒线和深的划痕（由粗研磨所致），在其后的柏加㈠”，１ｉ能被去除，两电化学抛光町将它们去除．这氆线和划ｊ良最初是肉眼看不见的。电化学抛光是…项较快的操作．通常在２～１２ｍｉｎ内完成。但如果从粗糙表Ⅲ开始或必须去除较大量的金属（如控制Ｊ过ｑ或去毛刺）．｜ｊ！ｆＪ将会需要更长的时问。
采用电化学抛光获得的表两亮度（｝：ｌｌ傲光洋）小川
［收稿日期］２０００—０３—１６［作者简介］韦瑶（１
９６３一，，女．重庆南川人・高级工程师・硕士・主要从事金属表面技术的研究、开发等。
万方数据
．２０．Ｆｅｂ．２００ｌ
ＳＵＲＦＡＣＥＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ
ＶｏＩ．３０Ｎ（）．１
于研磨或机械抛光获得的亮度，它无划痕、不变形、无方向性且显露出金属的本色。由于表面几何形状是三维的，表面光滑度也有所不同。与一般的想法不同，表面光亮度不是表示光滑度。在适当的电化学抛光条件下．表丽粗糙度（按微米测量）通常从６６％下降到３３％。但当微米值低于电化学抛光前时，改善的百分率电会相应‘Ｆ降。有时，由于不良冶金状态或表面状态，微米值不会下降，甚至有时会有所提高。这些冶金状态和表面状态在很大程度上决定理想的电化学抛光效
果。
技术，我们成功地将这一技术用于不锈锏｛耋：道、管件㈧外壁抛光，经过一年多的试验，已经形成年Ｊｎ量１（１ｆＪ吨的生产能力，创利润２５０万ＪＣ．规格从邮ｌｌｌ…一－一声１５９ｍｍ．管道长度从２ｍ～５ｍ。
电化学抛光时。固定零件的夹具的结构ｊ（．『ＩＬ！．晰过程的正常进行有着很大意义。夹具必须满足婴求：（Ｉ）保证与零件和阳极有良好的电接触，ｔ２）４ｉ遮敝。苓什．（３）保证零件装卸便利简单．（ｑ）在抛光电解液ｔｌｌ／１ｉ溶解或很少溶解。为此，我们设汁制作ｒ符种特铢形状、大小不同的夹具，以保证抛光中零件电流密皮分，佑均
产生不好效果最主要的原因是：金属晶粒尺寸结构不均、非金属夹杂物、定向轧辊痕迹、盐类或氧化物污染、酸洗过度以及淬火过度等。
匀，防止金属局部过热。另外，阴极形状要根据肌Ｉ：零
件的性质而定，抛光电解液的特点就是分敞能力ｆ｝：：ｆ：．１一、ｌ此，很多零件抛光时都可以采用平板阴极．ｆＥｌ形状复杂的零件抛光时必须要制作一定形状的阴极，所以，ｍ抛
２
不锈钢电化学抛光工艺
光三通、弯头、异径接头等形状复杂的管件时．我仃Ｊ々门设计制作各种特殊形状的阴极．以达到金属的均匀
不锈钢电化学抛光后．能保持光亮度．无需后处理。不锈钢零件的抛光，常采用以磷酸为主的酸性电解液，可以加入少量甘油、明胶、葡萄糖等有机添加剂来改善表面质量。磷酸的粘度大，与金属生成的磷酸盐也有很大粘滞性，附着在金属表面，在抛光中起重要作用。瞵酸的酸度较低，对金属的腐蚀性较小。溶液中加入一定量的硫酸可以提高光速度和增加光亮性，但含
溶解。
长管道的内壁抛光是我们攻克的又一缝垒．抛光过程中既要保证电解液在管内畅通．有一定的流量．义要保证电解液不泄漏，还要保证阴极基本固定征管道的中央，防止阴极与管道内壁接触而造成电气短路。为此我们还专门设计制作了固定阴极的各利一支撑环、连接管道的各种不锈钢夹具以及各种密封件．
量不能过高，否则会辱ｌ超瘸饿每＋攮民赣酐可以提高抛光效果，因为铬酐具有氧化性，有辅若佥麓襄荫形蠛裁化膜，提高整平作用。针对我公甜使耀的各种术镑钢材料，我们经过反复、多次试验。试验出的＿抛光液抛光效
果好、使用寿命长、价廉．并且能够在较宽的规范参数范围内使用。经电化学抛光的不锈钢表面，具有表面粗糙度低、摩擦系数小、表面硬度低、抗腐蚀性强、抗污染能力强等特点。
电流密度对抛光质量有很大影响，对于一定的溶液体系应有适当的电流密度范围，才能获得最好的抛光效果，电流密度过低，整平作用很差，电流密度过大，会引起过腐蚀。温度对抛光质量的影响与电流密度有类似的规律．提高电解液温度可以提高溶液导电能力，提高金属溶解速度．改善表面质量。提高电流密度可以缩短抛光时间．提高电解液温度，抛光可在低电流密度下进行。因此我们充分试验了电流密度、电解液温度和电解时间的联系及相互影响，规定了电化学抛光操作规范，以保证获得最好的抛光效果。
（６）（５）
４．结
。
语
。
电鞯拳抛光是一种金属表面处理方法．它具有ｉＨ
（１）能够得到高的表面粗糙度；
（２）
多优点：
能够加工任何形状、尺寸的外表而和Ｉ大Ｊ表
面；
（３）（４）
抛光速度与金属物理一机械性能九关：能够无限地提高生产率而不需要按比例地
增加手工劳动；
抛光成形零件时所用设备与机械抛光没舒
相比是较为简单和便宜的；
减少金属表面平整加］：的］：艺循所：ｌ‘ｆ｛Ｉ的ｒ
序数目；
（７）
改善金属零件表面的物理一机械性质及其使
用性能；
（８）应用的范围广阔。但它也有一些缺点。如：
（１）
所得表面质量取决于被ｊ】ｕｊｌ：金属的绀易｛均
匀性和纯度，金属结构的缺陷被突出地品露ｍ来．对表
３
不锈钢管道和管件内外壁电化学抛光
面有序化组织敏感性较大；
（２）较难保持零件尺寸和几何形状的精确度；
ｆ下转第２４页）
万方数据
不锈钢电化学抛光是目前最先迸的金属表面处理
．２４．
Ｆｅｂ．
２００ｌ
ＳＵＲＦＡＣＥＴＥＣＨＮｏＬ（）ＧＹ
Ｖｆ＇１．３ｆｌＮ（）．Ｉ
（１）
“保护”等级持。以利于腐蚀特｛ｉＦ图像信息处纠！，
．ｊ
在“保护”等级评级中，可根据样品缺陷面积（％）的多少．来决定保护等级，所以只要能够定量化的计算Ｈｊ样品的缺陷面积，就可确定出它的保护等级。
（２）
１主要软件条件如图５所，Ｊｊ，．
“外观”等级
在“外观”等级评级中是根据样品表面的外观变化即样品的变色、失光等情况来决定外观等级，所以把不同时期样品颜色及失光率计算出来．就町以通过比较分析确定ｆ｛｛它的外观等级。
表２试样表面外观的变化评级
外观评级
ＡＢＣＩ）
数据采集部分
信息的存储与显示
试样表面外观的变化
无变化
轻微到－｛・度的变色
严重变色或极轻微的失光
轻微的失光或出现极轻微的腐蚀产物严重的失光．或在试样局部表面上布有溥层
Ｅ
的腐蚀产物或点蚀
有腐蚀产物或点蚀．且其中之一种分布在整
Ｆ
图ｓ软件系统的绀成
个试样表面上
Ｇ
５
结束语
镀层材料腐蚀特征外观以＂０‘ｏ处州．前利川｝㈨ｎ
整个表面上布有厚的腐蚀产物层或点蚀．并
有深的点蚀
整个表面布有非常厚的腐蚀产物和点蚀．并
Ｈ
的计算机技术、图形处理技术、数据库技术｛，㈨拍㈦０ｉＩ｛Ｉ图像进行相关处理和分析，达剑埘镀联饼斡｝ｆ搿纠！＂ｎ外观的识别和处瑚，为材料格２：！：ｆ：学制摊『』１
种新的Ｊ甜
有深的点蚀
Ｉ
出现基体金属腐蚀
蚀特征检测方法。该研究方法ｍ目的披４÷、彤『。疵下段ｆ１｛
４镀层材料腐蚀特征处理需要的硬件条件
镀层材料腐蚀特征外观信息主要以图像形式在计算机中表现出米，对图像的采集、传输、处理都需要较高的硬件设备和相应的软件系统，以满足对镀层材料腐蚀特征更好的识别与处理。
主要硬件条件如图４所示
对镀层材料腐蚀特征外观信息的识别与处理，需
，
仪器设备上是叮行的。闪此．确必毁人，州¨｝幺ｌⅡ！ｆ；Ｊ¨ｉ
方法。
［参
［１］
考
文
献］
机电部武汉材料保护研究所．（；ｍ１３７ｉ一…，．￡＿｜ｆｆｊ赳，囊Ｊ，；
对底材呈阳极陛的覆盖层懈蚀ｉ式验Ｊ厅ｎ０试”盯执．．１｝：农：
・｜，华人民共和阚机械电了郎．［２］
机电部武汉材料俅护纠｝究所．（ｍｆ；Ⅲ】＿一ｓｈ会Ｊ。－ｌ彬，ＫＪ，÷
对底材是ｌ溯极性的覆盖麒飚蚀试验ｆ。一的∽”ｆ、｜，纨
．｜｜：
要相应的计算机硬件系统，而计算机硬件系统需要一
京：中华人民共和国机械ｆ也ｆ部．［３］
崔屹．数字图像处理技术・。Ｊ以Ｊ｛｜．１．此柬：ｌＵＪ．ｈ㈨ｆ：版
社．１９９７．３５９
定的操作系统软件和相谴的图像识别与处理软件来支
（上接第２０页）
（３）
［参
［１］
考文献］
表面必须预加工到比较高的极糙度，很难在道吉耶夫ＨＩＩ．金属的电化学搜弛、抛ｊ匕，ｎｌ瓴ｆ￡Ａ１１．！ｊｌ德全译．北京：中国：ｈＩｋ出版｝Ｉ．．Ｉ％！．！川
粗加工或砂型铸造零件上获得高的抛光质量。
电化学抛光可以代替许多金属机械精加工工序（磨削、刮削、研磨），能够用于形状复杂的零件的加工，也有可能在一定条件下用来加工尺寸或面积特别大的、用其它方法很难加工的大零件以及微小到显微尺寸的小零件等等。电化学抛光不仅可以抛光不锈钢零件．还可以抛光铜、镍、铝各种台金及由各种合金组合
ｅ４］［２］
波庇洛夫．金属电抛光ｌ：艺学［Ｍ］．熊＾：帝ｉｔ．比ｔ卜｝一㈨Ｉ
工业出版社．１９ｓ７．２２７
［３］李青．电抛光［，１］．表ｌｆ｜『ｉ技术．１㈣１．！：｛（！｝，二：｛．ｊ：，；
张安．周字帆．不锈钢的化学抛光新．１。岂｜Ｊ；．夫｛｜ｌＩ技术．１９９２．２１（３）：１３２～ｌ引
［５］蔡志华．谈谈不锈钢电解抛光，Ｉ，：艺［｜］．＿ｈ：盒科技．ｉ吣、．
（２）：３４～３６
万方数据而成的零件。