第四章-电化学加工-特种加工课件

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1、§4电化学加工§4电化学加工§4.1电化学加工原理及分类§4.2电解加工§4.3电解磨削§4.4电铸、电镀及复合镀加工§4.1电化学加工原理及分类电化学加工（ElectrochemicalMachining：ECM）包括从工件上去除金属的电解加工和在工件上沉积金属的电铸加工两大类，属于通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料的非传统加工方法。§4.1电化学加工原理及分类电化学加工基本过程1－阳极；2-电解液；3-阳离子；4-电流方向；5-电子流方向；6-阴离子；7-阴极§4.1电化学加工原理及分类电解质溶液基本概念电解质：溶于水后能导电的物质，盐酸（HCl）、氢

2、氧化钠（NaOH）、食盐（NaCl）、氯酸钠（NaClO3）等酸、碱、盐。电解质溶液：电解质与水形成的溶液。质量分数：电解液中所含电解质的多少。电离：物质溶解于水时，离解成自由移动的离子的过程。§4.1电化学加工原理及分类电极电位(a)活泼金属的双电层(b)不活泼金属的双电层UUbUa§4.1电化学加工原理及分类双电层的电位分布U-金属与溶液间的双电层电位差；Ua-双电层紧密部分的电位差；Ub-双电层分散部分的电位差；a-紧密层；b-分散层；c-溶液§4.1电化学加工原理及分类金属的电极电位在金属和其盐溶液之间的电位差。当金属溶解和沉积互相平衡时的电极电位，又称为平衡

3、电极电位。电极电位的测量25℃时，金属离子有效质量分数为1g/L，金属的电极电位与标准氢电极的电位差，成为标准电极电位。§4.1电化学加工原理及分类能斯特公式用于计算不同质量分数时的电极电位。§4.1电化学加工原理及分类原电池原理任何两种金属插入某一电解液中，两金属表面与电解液都形成双电层，两金属之间存在电位差，有导线连接时，有电流通过。通过原电池原理使金属溶解过程非常缓慢，可以利用外电场，促进电子移动过程的加剧。§4.1电化学加工原理及分类电极的极化平衡电极电位是没有电流通过电极时的情况，当有电流通过时，电极的平衡状态遇到破坏，使阳极电位正向移动（代数值增大）、阴极

4、电位负向移动（代数值减小）。极化后的电极电位与平衡电位的差值成为超电位，电流密度增加，超电位也增加。§4.1电化学加工原理及分类电极的极化（续）§4.1电化学加工原理及分类电极的极化（续）极化：当有电流通过电解池时，电极的平衡状态被破坏，阳极电位向正移，阴极的电位向负移动，这一现象称为极化。超电位：极化后的电极电位与平衡电位的差值称为超电位。浓差极化&电化学极化§4.1电化学加工原理及分类浓差极化在外电场的作用下，如果阳极表面液层中金属离子的扩散与迁移速度较慢，来不及扩散到溶液中去，使阳极表面造成金属离子堆积，引起了电位值增大（即阳极电位向正移），这就是浓差极化。阴极

5、的浓差极化较小。使浓差极化减小的措施（加速电极表面离子的扩散和迁移速度）提高电解液流速以增强其搅拌作用；升高电解液温度等§4.1电化学加工原理及分类电化学极化电化学极化主要发生在阴极上，从电源流入的电子来不及转移给电解液中的阳离子，在阴极上积累过多的电子使阴极电位向负移，从而形成电化学极化。阳极上的电化学极化一般是很小的，但当阳极上产生析氧反应时，就会产生相当严重的电化学极化。电化学极化影响因素电化学极化仅仅取决于反应本身，即电极材料和电解液成分，此外还与温度、电流密度有关。温度升高，反应速度加快，电化学极化减小；电流密度愈高，电化学极化也愈严重。§4.1电化学加工原

6、理及分类金属的钝化钝化：金属阳极溶解过程中超电位升高，电解速度减慢的现象。成相理论：阳极表面形成了一层紧密的极薄的由氧化物、氢氧化物或盐等物质组成的覆盖层。吸附理论：金属表面形成氧的吸附层。氧的吸附作用和致密薄膜层的共同作用造成了钝化现象。§4.1电化学加工原理及分类金属的活化利用阳极溶解原理的电化学加工时，若阳极溶解过程缓慢，会影响生产率。活化：使金属钝化膜破坏的过程称为活化。影响活化的因素加热电解液；通入还原性气体或某些活性离子（Cl-）；采用机械办法破坏钝化膜等。§4.1电化学加工原理及分类§4.2电解加工电解加工是继电火花加工之后发展较快、应用较广泛的一项新工

7、艺。§4.2电解加工§4.2.1电解加工过程及特点§4.2.2电解加工时的电极反应§4.2.3电解液§4.2.4电解加工的基本规律§4.2.5提高电解加工精度的途径§4.2.6电解加工的基本设备§4.2.7电解加工工艺及其应用§4.2.1电解加工过程及特点电解加工利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形。电解加工示意图1-工具阴极2-工件阳极3-电解液泵4-电解液5-直流电源§4.2.1电解加工过程及特点电解加工成形原理图中细竖线的疏密程度表示两极间的电流密度的大小，在加工刚开始时，两极之间距离近的地方通过的电流密度较大，电解液流速也较高，