电化学加工ppt课件.ppt

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1、第四章电化学加工第一节电化学加工的原理及分类一、电化学加工的基本原理（一）电化学加工的过程当两铜片接上10V的直流电源并插入CuCl2的水溶液中（此溶液中含有OH－和Cl－负离子及H＋和Cu2＋正离子），即形成通路。导线和溶液中均有电流流过。在金属片和溶液的界面上必定有交换电子的反应，即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动，Cu2＋正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜。在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2＋正离子进入溶液。在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应，利用这种电

2、化学反应为基础对金属进行加工的方法即电化学加工。阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积。（二）电解质溶液溶于水能导电的物质叫做电解质。NaCl－－>Na++Cl-强电解质；氨水、醋酸等为弱电解质（三）电极电位产生在金属和它的盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位。“双电层”“平衡电极电位”生产实践中规定采用一种电极作为标准和其它电极比较得出相对值，称为标准电极电位。通常采用标准氢电极为标准，人为地规定它的电极电位为零。用任何两种金属例如Fe和Cu插入某一电解液(如NaCl)中时，该金属表面分别与电解液形成双电层

3、，两金属之间存在一定的电位差，其中较活泼的金属Fe的电位负于较不活泼的金属Cu，当两金属电极间有导线连通时，即有电流流过，成为一个原电池。导线上的电子由铁一端向铜流去，铁原子失去电子进入溶液，但这种自发的溶解过程很慢。电化学加工就是利用外加电场，促进上述电子移动过程的加剧，同时也促进铁离子溶解过程的加剧。（四）电极的极化当有电流通过时，电极的平衡状态遭到破坏，使阳极的电极电位向正移（代数值增大），阴极的电极电位向负移（代数值减小），这种现象称为极化。电解加工时在阳极和阴极都存在着离子的扩散、迁移和电化学反

4、应两种过程。在电极极化过程中若离子的扩散、迁移步骤缓慢而引起的电极极化称为浓差极化，由于电化学反应缓慢而引起的电极极化称为电化学极化。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。阴极上氢的浓差极化很小。改善方法：提高电解液流速以增强搅拌速度，升高电解液温度等。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H+离子，因而在阴极上积累过多的电子，使

5、阴极电位向负移，从而形成了电化学极化。改善方法：温度升高。（五）金属的钝化和活化钝化：金属阳极溶解过程中的超电位升高，使电解速度减慢。例如铁基合金在硝酸钠电解液中电解时，电流密度增加到一定值后，铁的溶解速度在大电流密度下维持一段时间后反而急剧下降，使铁成稳定状态下不再溶解。电解过程中的这种现象称阳极钝化，简称钝化。使金属钝化膜破坏的过程称为活化。活化的方法：溶液加热、通入还原性气体或加入某种活性离子。二、电化学加工的分类按照作用原理分类：I阳极溶解——电解加工、电解抛光；II阴极沉积——电镀、局部涂镀、复

6、合电镀、电铸；III电化学复合加工工艺——电解磨削、电解电火花复合加工、电化学阳极机械加工第二节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艺。目前，国内外已成功地应用于枪炮、航空发动机、火箭等地制造工业，在汽车、拖拉机、采矿机械的模具制造中也得到了应用，已成为不可缺少地工艺方法。一、电解加工工程及其特点电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形地。最早应用是电解抛光。图4－6为电解加工过程地示意图。加工时，工件接直流电源（10～20V）的正极，工具接电源的负极。工具

7、向工件缓慢进给，使两极之间保持较小的间隙（0.1～1mm），具有一定压力（0.5～2MPa）的氯化钠电解液从间隙中流过，这时阳极工件的金属被逐渐电解腐蚀，电解产物高速（5～50m/s）的电解液带走。电解加工的成形原理如图4－7所示，图中的细竖线表示通过阴极与阳极间的电流，竖线的疏密程度表示电流密度的大小。在加工刚开始时，阴极与阳极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的流速也非常高，阳极溶解也就较快，见图4－7a。由于工具相对工件不断进给，工件表面就不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，直至工件表面形成

8、与阴极工作面相似的形状为止，如图4－7b。电解加工的特点：1）加工范围广，可以加工硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等高硬度、及韧性金属材料，并可以加工叶片、锻模等各种复杂型面。2）电解加工的生产率较高，约为电火花加工的5～10倍。3）表面粗糙度较好（Ra1.25～0.2µm）和±0.1mm左右的平均加工精度。4）没有机械切削力，所以不会有残余应力和变形，没有飞边毛刺。5）加工过程中阴极工具理论上不会损耗，可长期使用。电解加工