现场金相检测中电解抛光技术应用探索

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1、现场金相检测中电解抛光技术应用探索　　摘要：为了改善工件表面的抛光效果，解决传统机械抛光对抛光工件几何形状的限制，提高实际工程中对工件的抛光效率，本文介绍了一种全新的抛光工艺——电解抛光。电解抛光工艺与工件的材质、电流大小以及电解液的温度等参数密切相关，合理的控制这些工艺参数才能达到理想的抛光效果。本文主要探究电流密度、抛光温度以及阴阳极间的距离等因素对抛光效果的影响。关键词：机械抛光；电解抛光；电流密度；抛光温度；最佳抛光度中图法分类号：O6-339文献标志码：B1概述传统的机械抛光工艺会在抛光工件表面留下一层冷却硬化的变形层和明显的划痕，严重影响抛光的效果。最重

2、要的是传统的机械抛光只能抛光表面形状规则的工件，无法满足工程中对复杂工件的抛光要求。电解抛光技术起源于二十世纪初R.Winertia等人在镍电化学抛光方面的第一个专利。随后，法国人P.A.Jacquet在铜和镍方面的研究将电解抛光技术推广到工业化应用。8目前，有关电解抛光的理论主要是薄膜理论：电解抛光时试件表面上会形成一层厚薄不均匀的粘性薄膜，此薄膜具有很大的电阻，会在很大程度上影响抛光电流的大小。人们针对电解抛光技术的作用机理已展开了大规模的研究工作，并在逐渐探索电解抛光技术在现代工业技术中的应用。目前，电解抛光技术已在金属精加工、金相样品制备以及装饰行业、生物医

3、学、尤其在航空、航天领域得到不同程度的应用。随着现代工业技术的发展，传统的机械抛光工艺显然已经无法满足一些高精密仪器对零件表面抛光精度的要求。然而，电解抛光不仅可以消除残余应力，还可以优化金属的表面组织（电解抛光后工件表面的铁和碳分布更加均匀），更重要的是它可以加工传统的机械抛光所不能加工的曲面、锥面以及孔等工程复杂结构。在实验室条件下，传统的机械抛光工艺和电解抛光工艺的效果图分别如图1和图2所示。由图1可以看出，经机械抛光后的工件表面，有纵横错乱的划痕；而且，由于受力不均匀，导致划痕深浅不一，很难靠机械打磨抛光消除划痕，这样抛光的质量就无法保障。由图2可以看出，经

4、电解抛光后的工件表面，金相组织分布均匀、规则，并且没有明显的划痕。相比之下，电解抛光的优越性也就不言而喻。当然电解抛光工艺也会带来一些问题，比如抛光后废液的处理问题，过度抛光造成对金属表面的过度腐蚀问题等等，这些问题需要进一步的研究处理。8电解抛光工艺的抛光效果与工件材质、电流密度大小以及电解液的温度等参数密切相关，合理的控制这些工艺参数才能得到令人满意的理想表面。为了改善工件表面的粗糙度，以便更好的检测其金相组织，本文着重研究电流密度、电解液的温度以及阴阳极间的距离对电解抛光效果的影响。2研究内容及原理2.1实验原理电解抛光是一种电化学溶解过程，以待抛光工件做阳极

5、，不溶性金属为阴极，把两极同时浸入到电解槽中，当两者相距适当的距离，并在适当的电流密度和温度的条件下，通以直流电流，阳极会产生有选择性的溶解，从而达到降低工件表面粗糙度的目的。具体抛光过程如下：抛光前试样的微观不平整性如图1、图2所示，其抛光原理图如图3所示：8利用图3所示的装置对图3所示表面凸凹不平的试样进行电解抛光。根据薄膜理论，图3中A点的薄膜厚度比B点较薄，这样凸出部分的薄膜对电解液的扩散作用就较剧烈，加之该处的电解液厚度相对B点较薄，使得该处电阻值相对较小，故电流密度相对较大，这样，A点就会被电解作用迅速溶解。而相对A点较低凹的B点，薄膜厚度较厚，其对电解

6、液的扩散作用较弱，加之其对应的电解液厚度较厚，使得相应的电阻较大，故电解时的电流较小，导致其溶解速率相对A点较慢。经过一定时间的电解抛光，就会使凸起部分逐渐变得相对平坦，待抛光工件表面就可以达到理想的抛光效果。2.2实验主要内容根据电解抛光的原理，用表1所示材质型号的工件做阳极，不溶性金属为阴极（本实验用耐腐蚀性较强的316LSST型号的不锈钢作为阴极材料），采用国产通用金属电解液，探索不同材质的阳极材料在以下因素的作用下的电解抛光效果：1）不同的电流密度；2）不同的阴阳极间距离；3）不同的电解液温度。3实验设计及相关过程由于这三个因素之间相互影响，本实验对影响电解

7、抛光的主要影响因素采用控制变量的思想，探究各个因素对电解抛光的影响机理。在电解抛光过程中，为了消除由于电流的改变而引起的电解液温度的上升，本实验采用在电解液周围通以流动的0℃的冷水来维持电解液温度的相对恒定；为了消除抛光过程中电解液浓度的变化对抛光效果的影响，本实验采用如下图4所示的电解液流动装置，设置流入的新电解液和流出的旧电解液流速相等，来维持电解液浓度的相对恒定。整个实验过程主要分为以下三个部分：3.1抛光前处理8由于工件在制作、搬运过程中，表面难免染上油污。为了避免油污对电解抛光时工件导电能力的影响，抛光前需要对工件进行去油处理。由于本实验所用的阳极材料