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电解抛光工艺

2014-06-17
1.电解抛光工艺过程
脱脂→水洗→电解抛光→水洗→中和→水洗→钝化→水洗→干燥。
2. 溶液组成及工艺参数
(1)脱脂液采用氢氧化钠30g/L、磷酸钠50g/L、碳酸钠20g/L、op乳化剂5 mL/L、常温和时间t=10~15min。
(2)中和液5%碳酸钠溶液
(3)钝化液50 mL/L柠檬酸钝化液
(4)电化学抛光液磷酸250~400mL/L、硫酸60~200 mL/L、甘油40~100mL/L、添加剂SSEP-A 10mL/L、添加剂SSEP-B 10mL/L、θ=40~60℃、Ja10~30A/dm2、t=3~6min、阴极铅板和阳极不锈钢。
3.主要工序说明
(1)硫酸是一种无机强酸,在溶液中会发生完全电离,有助于提高抛光液的电导率。硫酸还具有良好的分散性,可提高溶液的分散能力和阳极电流效率,使不锈钢表面抛光均匀。加热后硫酸的浸蚀能力会大大的提高,有助于形成扩散层[5]。当硫酸含量低于120mL/L时,不锈钢难以达到整平的效果,而当硫酸含量超过160mL/L时,不锈钢表面又会发生过腐蚀现象,使表面的粗糙度增加,还会降低抛光液使用寿命。因此硫酸含量应控制在120~160mL/L时较好。
(2)磷酸是一种中等强度酸,是不锈钢电抛光液的主要成分。在抛光过程中既能起到溶解作用又能在不锈钢表面形成一层不溶性磷酸盐转化膜,防止不锈钢发生过渡溶解。当磷酸的含量低于300mL/L时,抛光液的黏度小转化膜薄,离子扩散速度快,金属的溶解较快,不利于不锈钢表面的整平和抛光,当磷酸的含量高于350mL/L时,不仅溶液黏度增大,成本提高,而且抛光速度和样品光亮度也会降低。因此磷酸用量应控制在300~350mL/L为宜。
(3)只有在适当的电流密度下,始终保持一定量的氧气析出才有利于不锈钢表面的成膜或溶解。当阳极的电流密度小于15A/dm2时,不锈钢表面析出的氧气量较少,起不到抛光的效果,而当阳极电流密度超过20 A/dm2时,氧气析出较剧烈形成气流,会造成局部的过腐蚀,在不锈钢表面会出现痕迹,同时导致抛光液温度急剧升高,会降低抛光质量。因此阳极电流密度应控制在15~20A/dm2范围内。
(4)SSEP-A与SSEP-B两种添加剂可以提高不锈钢表面的抛光质量。其中SSEP-A是以乌洛托品和明胶为主的复合溶液,其作用是控制不锈钢反应速度,阻止不锈钢表面保护膜生长过厚。而SSEP-B的主要成分为糖精,起整平与光亮的作用,以利于获得光亮平整的不锈钢表面。
(5)甘油能吸附到阳极的表面与磷酸在不锈钢表面形成一层牢固的膜,可以防止过渡腐蚀得到较好的表面当甘油含量低于60mL/L时,不锈钢抛光面粗糙度较大,当甘油含量超过80mL/L后,溶液黏度增加,使操作难度提高。
(6)反应时间过长,会使样品表面腐蚀量加大,增加抛光液的损耗与能耗。时间一般控制在3到6min较好。
(7)不锈钢抛光整平的速率会随温度的升高而加快,温度升高能有效降低抛光液黏度,减少阳极表面薄膜的厚度,加速阳极溶解产物的扩散,使溶液的对流加快,阳极上滞留的气泡容易脱离,这有利于获得光亮平整的表面。但当温度超过60℃时,不锈钢表面的薄膜层很难维持,溶液对流较快,使样品表面产生过腐蚀或气带条纹等缺陷,影响抛光质量,当θ低于50℃时,溶液黏度提高,阳极黏膜厚度增加,传质困难,不利于阳极产物扩散,抛光整平效果明显下降,样品表面会出现雾状表面,镜像模糊不清。抛光θ应控制在50到60℃之间。
4.分析
对以上的表面抛光工艺的叙述列举仅从工艺的方面来讲,机械抛光要比化学抛光、电化学抛光简洁些,它不需要过多的控制参数,使工艺方法简单,操作方便,特别是使用W20WA PVA砂轮抛光不锈钢可获得优良的表面质量整体性能优越。
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