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1、电化学抛光技术研究与进展易杉（中国地质大学（武汉)材料科学与工程学院应用化学系）摘要:随着材料加工不断地向精密化方向发展,传统抛光技术很难达到高精度的表面抛光要求。作为新型抛光技术一个很重要的分支,电化学抛光以其加工效率高、工件无损耗、表面光滑、无内应力、不受材料硬度的限制等优点,在表面抛光领域中得到快速的发展。本文简要介绍了电化学抛光的机制,总结了影响电化学抛光效果的主要因素,综述了电化学抛光技术的新进展。关键词：电化学抛光；机制；研究与进展引言：电化学抛光定义为在一定电解液中金属工件作阳极溶解
2、而使其表面粗糙度下降光亮度提高并产生一定金属光泽的技术。金属电化学抛光具有速度快、劳动强度小、不受抛光工件形状限制及抛光好等优点[1]，同时在电化学抛光过程中,被抛光材料表面因极化而生成的一层钝化膜增加了材料的耐腐蚀性,金属色泽也明显提高[2]。因而被广泛应用于金属精加工金相样品制备及那些需要控制表面质量与光洁度的领域。本文简单阐述了其机制的研究以及该技艺的应用现状和发展。1电化学抛光的原理及特点1.1电化学抛光的原理电化学抛光是金属阳极溶解的独特电解过程,它受众多可变因素的影响。根据阳极金属的性
3、质、电解液组成、浓度及工艺条件的不同,在阳极表面上可能发生多反应。目前有两种理论（粘膜理论和氧化膜理论）解释抛光过程：1.1.1粘膜理论在一定的条件下，金属阳极的溶解速度大于溶解产物离开阳极表面扩散速度，于是，溶解产物就在阳极表面附近积累，形成一层电阻比电解液电阻大得多的粘性膜,这层粘膜可以溶解在电解液中，阳极表面微凸起处比微凹处溶解的要快1.1.2氧化膜理论在电解抛光过程中，当阳极电位达到一定数值时，由于氧气析出在金属表面形成一层氧化膜，阳极表面微凸起处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏松，氧气的
4、析出较多，对溶液的搅动大，使该处的溶液更容易更新，阳极溶解产物较易向溶液深处扩散，这些因素都促使微凸处比微凹处的氧化膜溶解快.1.13电化学抛光机制的研究由于电化学抛光过程的复杂性,至今提出的各种电化学抛光机制均存在一定的局限性。例如粘膜理论[3]尚不能回答电抛光中是否发生阳极金属的氧化问题也不能解释电抛光过程中所特有的阳极极化间题，而钝化膜[4]理论虽在微观整平上获得了较完善的解释,但又不能较好地说明电抛光的全过程,如此等等。因此，近年来，国内外许多学者也做了很多相关的研究。马胜利[5]等就电化
5、学抛光现有的主要机制，结合自己的近期研究工作进行了简要评述,指出了它们各自的适用场合与不足,给出了电抛光不同阶段的合理解释。电化学抛光全过程的不同阶段具有不同的抛光机制：宏观整平阶段主要发生表面几何粗糙度下降，阳极溶解产物向电解液中的扩散能力其合理的抛光机；制微观整平阶段主要发生表面光亮度的提高和金属光泽的产生阳极极化行为是其合理控制机制，包括阳极处于极化状态和致密、完整的钝化膜形成。1.2电化学抛光的特点电化学抛光作为一种金属表面处理方法,它具有以下优点:能够降低表面粗糙度,达到良好的表面抛光效
6、果;抛光效率高,且与被加工材料的机械性能(硬度、韧性、强度等)无关;抛光成形零件时所用设备与机械抛光设备相比较为简单和便宜,抛光时工件与刀具(阴极)不接触,无切削力、热、毛刺及切削刀痕,刀具无损耗等。但它也有一些缺点:所得表面的质量取决于被加工金属的组织均匀性和纯度,金属结构的缺陷被突出地显露出来,对表面有序化组织敏感性较大;较难保持零件尺寸和几何形状的精确度;表面必须预加工到比较低的粗糙度,很难在粗加工或砂型铸造的零件上获得高的抛光质量。2.影响电化学抛光效果的因素2.1电解液(抛光液)抛光液通
7、常有酸性、中性和碱性抛光液。通用性较好的酸性抛光液为磷酸-硫酸系抛光液。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。磷酸的酸度较低,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,但含量不能过高,否则会引起腐蚀。加入铬酐可以提高抛光效果,因为铬酐具有氧化性,有利于金属表面形成氧化膜,提高整平作用。2.2电流密度只有在适当的电流密度下,有一定的氧气析出,才有利于成膜或溶解。电流密度过小,制品表面发生一般阳极溶解,起不到抛光效果;电流密度过
8、大,氧气猛烈析出,形成气流,产生局部腐蚀,影响抛光质量,同时抛光液升温速度快,抛光液损耗大,成本增加。2.3抛光液温度制品表面抛光整平速率随温度升高而增大,温度升高能有效降低抛光液粘度,减少阳极表面粘膜的厚度,加速阳极溶解产物的扩散,使溶液对流加快,有利于阳极上滞留的气泡脱附,避免产生斑、麻点。但温度过高,会使抛光液过热,使制品产生腐蚀或表面产生气带条纹,影响抛光质量;温度过低,会使溶液粘度增大、阳极粘膜增厚,不利于阳极产物扩散,抛光整平效果明显下降。2.4阴、阳极间距离阴、阳极间
