电解加工
电解加工的理论及应用
详细描述
电极应具备足够的导电性、耐腐蚀性和加工稳定性。电极的设计需根据加工需求，如工件形状、材料 特性、加工精度等，进行优化。此外，电极的形状和尺寸也会影响加工效果，如电流密度分布、加工 区域等。
加工参数的确定与控制
总结词
加工参数的合理选择和控制对电解加工效果至关重要。
快速原型制造
电解加工可用于快速原型制造，缩短产品开发周期，降低开 发成本。
能源领域
核能设备制造
电解加工在核能设备制造中用于加工特殊材料和复杂结构，提高设备的可靠性 和安全性。
太阳能光伏板制造
电解加工在太阳能光伏板制造中用于高效硅片的切割和表面处理，提高光电转 换效率。
03 电解加工的关键技术
电解液的选择与优化
电解加工的未来展望
随着新材料、新工艺、智能制造等领 域的快速发展，电解加工技术将不断 革新，加工范围和加工精度将得到进 一步拓展和提高。
电解加工技术与其他先进制造技术的 结合将为复杂构件的精密制造提供更 多可能性，为高端装备制造和智能制 造提供有力支撑。
未来电解加工技术将更加注重环保、 节能和可持续发展，推动绿色制造和 智能制造的深度融合。
高加工精度
加工范围广
加工效率高
环境友好
由于电解加工是依靠电化学反 应进行加工的，因此加工过程 中没有机械切削力，可以减少 工具磨损和热变形等误差，实 现高精度的加工。
电解加工可以加工各种硬、脆 、软等难加工材料，如不锈钢 、硬质合金、金刚石等。同时 ，通过调整电解液的成分和加 工参数，可以实现对不同材料 的加工。
微细电解加工
利用微细电极和微细电解液，实现微小尺寸和复杂结构的加工，满足微电子、生物医学 等领域的需求。
电解加工的化学反应原理
电解加工的化学反应原理
电解加工是指利用电解质溶解电解液中的工件，通过在电极上施加电压使电流流过工件，使工件的某部分金属溶解或氧化，从而达到加工和修复工件的目的的一种加工方法。
电解加工的化学反应原理主要有以下几个方面：
1. 电解液中的离子转移反应：电解液中的阳离子和阴离子在电解加工过程中会发生氧化还原反应，从而使工件表面的金属离子转移和沉积。
例如，金属工件表面的阳离子可以被还原成金属沉积在工件上，而工件表面的金属则可能被氧化成金属离子溶解到电解液中。
2. 电化学腐蚀反应：电解加工中，电解液中的金属离子与工件表面的金属发生反应，从而引起工件表面的腐蚀。
这种腐蚀现象在电解加工中被称为阳极溶解。
3. 水电解反应：电解加工中，电解液中的水分子也会发生电离和氧化还原反应。
在阳极处，水分子被氧化成氧气，而在阴极处，水分子则被还原成氢气。
4. 离子传输和扩散：电解加工过程中，离子在电解液中通过电场的驱动下发生扩散和迁移。
通过调控电流密度和电解液中离子的浓度，可以控制离子在工件表面的沉积速度和分布。
总体来说，电解加工的化学反应原理涉及了电解液中的离子传输、金属离子的溶解和沉积、水电解反应等多种反应过程。
通过合理控制这些反应过程，可以实现对工件表面的加工和修复。
电解加工及基本原理
电解加工及基本原理电解加工是一种利用电解作用对金属材料进行加工的方法，通过将金属工件作为阳极和阴极，通过电解液中的电流和化学反应来实现加工过程。
其基本原理包括电解液电化学反应和电解液流体力学作用。
电解液电化学反应是电解加工的基础，通过在金属表面形成电化学反应所需要的物质，来进行加工过程。
电解液中的金属阳离子在工件表面接受电子，被还原为金属沉积，而电解液中的氧化物或氟化物则被氧化或还原，在工件表面形成氧化物或氟化物沉积层。
这些沉积层的形成使得金属材料表面受到腐蚀或形成薄膜，从而实现对金属工件的加工。
电解液流体力学作用是通过电解液中的流动来增强金属表面的加工效果。
在电解过程中，电解液中的电流会引起电解液中的电荷和离子的运动，形成液流。
这种液流可以带走过程中产生的热量和溶解产物，不断供给新鲜的电解液，从而保持电解过程的平稳进行。
通过调整电解液流速和喷嘴结构，可以控制电解加工中的质量和精度。
电解加工具有以下几个优点：1.可以实现复杂形状的加工。
电解加工不需要刀具和模具，加工过程中材料的去除是通过电解液的腐蚀和沉积实现的，因此可以实现复杂形状的加工，包括内轮廓和细小孔洞的加工。
2.加工过程不会产生热变形。
由于电解加工是通过电化学反应和电解液流动来实现的，与传统的机械加工相比，金属工件在加工过程中不会受到剧烈的热变形，从而保持了良好的尺寸精度和加工质量。
3.适用于各种硬度的金属材料。
电解加工不受金属材料的硬度限制，可以对硬度较高的金属材料进行加工，比如钢、铁、铝等，同时也适用于对软性金属材料进行加工，比如铜、铅等。
4.加工效率高。
电解加工可以实现高速加工，具有较高的加工效率，可以减少加工时间和成本。
5.加工过程中对工件材料的性能影响小。
电解加工过程中的电流和化学反应对工件材料的热影响区域较小，不会对工件的组织和性能产生明显的影响，不会引起工件的变色、退火和淬火。
尽管电解加工具有以上优点，但是由于电解加工中需要使用电解液，对环境和操作要求较高，比如要求电解液的稳定性、防腐蚀性和排放等方面的要求，因此在实际应用中需要密切控制工艺参数，确保电解加工的安全和稳定性。
电解加工(课件)
提高电解加工精度地途径
1.脉冲电流电解加工 1）消除加工间隙内电解液电导率地不均匀化。 2）脉冲电流电解加工使阴极在电化学反应中析出 的氢气是断续的，呈脉冲状。它可以对电解液起搅拌作 用，有利于电解产物的去除，提高电解加工精度。 2.小间隙加工——蚀除速度与加工间隙成反比关系。加 工间隙小，突出部分的去除速度将大大高于低凹处，提 高了整平效果。加工间隙越小，越能提高加工精度。
2011-3-3
PLZ-05 155毫米52倍口径履带自行加榴炮
2011-3-3
1.机械拉削加工 2.整体长阴极固定式加工 3.片状阴极移动式加工 4.圆锥阴极移动式加工
2011-3-3
圆锥移动式阴极
2011-3-3
请多指正 谢谢大家
2011-3-3
2011-3-3
2011-3-3
炮管混合膛线电解加工
随着兵器技术的发展，对炮管膛线的要求越来越 高，采用混合膛线是提高火炮战斗技术性能、延长使用 寿命的有效措施。因此，国内外对技术性能要求较高的 多种火炮采用了该技术，这种由不等齐缠度与等齐缠度 组成的混合膛线，使炮管膛线的加工工艺变得更为复杂。
电化学加工的分类 按照作用原理分类： 1.阳极溶解——电解加工、电解抛光； 2.阴极沉积——电镀、局部涂镀、复合电镀、 电铸； 3.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
2011-3-3
2.电解加工过程及其特点 电解加工过程及其特点
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。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。
电解加工原理
电解加工原理电解加工是一种利用电化学原理进行金属加工的方法，它利用电解液中的电解质对金属进行溶解和腐蚀，从而实现对金属材料的精密加工。
电解加工具有加工精度高、表面光洁度好、加工形状复杂等优点，因此在精密加工领域得到了广泛的应用。
电解加工的原理主要包括电解液、电极和电解过程。
首先，电解液是电解加工中的重要介质，它能够提供离子传导通道，将电解质输送到加工区域，并在电解过程中起到腐蚀金属的作用。
不同的电解液对金属的腐蚀速度和加工效果有着重要的影响，因此在电解加工中选择合适的电解液至关重要。
其次，电解加工需要使用电极来提供电流，通常情况下，工件作为阳极，而阴极则是电解液中的电极，通过电解液中的离子传导，实现对金属的腐蚀和加工。
电极的设计和布置对电解加工的效果有着重要的影响，合理的电极设计可以提高加工效率和加工质量。
最后，电解过程是电解加工的核心，它是通过电解液中的电解质对金属进行溶解和腐蚀，从而实现对金属材料的精密加工。
在电解过程中，电解液中的离子将在阳极和阴极之间传递，并与金属表面发生化学反应，从而实现对金属的加工。
电解过程的参数控制和工艺优化对加工效果有着至关重要的影响，需要通过合理的参数设置和工艺优化来实现加工目标。
总的来说，电解加工是一种利用电化学原理进行金属加工的方法，它通过电解液、电极和电解过程实现对金属材料的精密加工。
电解加工具有加工精度高、表面光洁度好、加工形状复杂等优点，因此在精密加工领域得到了广泛的应用。
在实际应用中，需要合理选择电解液、设计电极和优化电解过程，以实现对金属材料的高效加工。
以上就是关于电解加工原理的介绍，希望对您有所帮助。
电解加工
加工表面质量好 表面粗糙度通常可以达到Ra1.25~0.2um
前期投入较大
难以获得精确的棱锥 普通电解加工的加工精度一般
电解液需要更多后续处理 一般具有腐蚀性 工具阴极制备麻烦
电解加工效率
电解加工除去阳极质量的速度
W=ηKIt
I - 电解电流 ，A； K- 被电解物质的重量电化学当量，g/Ah； t - 电解时间； η - 电流效率系数； 考虑到间隙对应面积的话，阳极金属的溶剂速度可以取决于单位面积 上的电流密度
三、几种电解加工的新技术
• 电解加工在很多方面还需要进一步发展和 提高，如过程监测和控制、工具设计、电 解液处理、加工精度的改善和设备的自动 化程度。 • 针对这些需要，这些年来，陆续出现了诸 如超纯水微电解加工、高频窄脉冲电解加 工、混气电解加工、计算机电解加工联用 等新型加工手段。
1、超纯水微电解加工 传统的电解加工的多采用具有腐蚀性的水溶液来作为电解液， 容易对加工环境造成污染，对工具阴极及夹具套件都造成腐 蚀，损害加工器件。这大大限制了电解加工的使用寿命和其 在微电解领域中的运用。 日本科学家首先提出了利用超纯水代替传统电解质的电解 加工构想。但是通常超纯水中，离子的含量过低，常温常压 下， OH-的浓度只有10-7mol/L，电流密度只有10-5A/cm2。达 不到电解加工的电流密度的要求。在采用了强酸性阳离子离 子交换膜促进水解离的方法后，使得同样的电场强度下，电 流密度大为增加，达到了1~10A/cm2 ，进入了微细电解加工 的需要范围。 超纯水电解液对加工环境和设备无腐蚀和污染，其电解液 的回收处理利用也更为方便。
电解液的要求
1、电解液中的阴离子要保证溶解的阳离子能够迅速 的溶解在电解液中，尽量避免形成难溶性钝化膜。 2、电解液中的阳离子不能在金属表面沉积，以保证 阴极形状的稳定。 3、具有较高的电导率和较小的粘度，保证电极表面 的反应速度和一定的流速。 4、完全无毒、腐蚀性小，以免破坏阴极模具。 5、成分稳定，易于配置与重复，经济便宜宜取得。
7.3 电解加工
增液孔 Φ1mm
零件尺寸精
度由阴极片 内腔口保证，
偶尔短路烧
伤时，只需 更换阴极片。
5. 叶片加工
叶片型面复杂，精度要求较高， 加工批量大，电解加工效果好。 加工方式有单面加工和双面加工。 机床有立式和卧式两种。 多用NaCl电解液混气加工。
机械加工设备——第7章
电解加工整体叶轮已普遍应
用，直接在轮坯上套料加工叶
精度控制在±0.1～0.2mm。
也采用端面进给法。
阴极设计制造是关键。用成型
精度高的电解液或混气加工时，阴
极设计较易。为使流场均匀，阴极 对应处加开增液孔。 近年发展用简单形状电极的数 控电解加工，柔性好，减少准备时
间，电源容量小，但加工速度降低
机械加工设备——第7章
4. 套料加工
用于等截面的大面积异 型孔或异型零件的加工，端 面进给加工方式。
图7-9 电解加工示意图 1-直流电源 2-工具电极 3-工件阳极 4-电解液泵 5-电解液
机械加工设备——第7章
7.3.2 电解加工特点：
1、优点：
1）可加工任何硬度的金属材料 2）加工叶片、锻模等型面，加工易变形或薄壁零 件 3）加工表面质量好，无毛刺、变质层、残余应力 4）生产率约为电火花加工的5～10倍 5）阴极工具无损耗可长期使用
机械加工设备——第7章
2.缺点：
1） 加工精度（±0.03 mm）及稳定性不易提高
2） 小孔、窄缝及棱角清晰零件难加工
3） 电极设计制造较麻烦，需多次修整 4） 附属设备多，一次性投资大 5） 防腐蚀及电解泥渣、废液处理问题
机械加工设备——第7章
7.3.3.电解加工工艺选用原则
1. 难加工材料的加工
机械加工设备——第7章
电解加工的原理及应用范围
电解加工的原理及应用范围1. 电解加工的原理电解加工是一种利用电化学原理进行金属加工的方法。
它基于电解液中的离子导电性和金属表面的化学反应来实现加工过程。
电解加工利用电流通过工作电极和工件之间的电解液，通过电极的阳极氧化或阴极解除来去除金属材料。
该过程在金属零件表面形成微小的坑洞或凹陷，从而实现加工效果。
电解加工的原理基于两个关键因素：电解液和电流。
1.1 电解液电解液是电解加工过程中一个重要的组成部分。
它通常由溶剂和电解质组成。
溶剂是一种导电的液体，如水或有机溶剂。
电解质是在溶剂中溶解的化学物质，如盐或酸。
电解质通过提供离子来使电流在电解液中传导。
1.2 电流电流是电解加工的推动力。
通过施加电压，电解液中的离子会导致金属表面的氧化或还原反应。
阳极氧化是一种将阳极材料转化为氧化物的反应，而阴极解除是一种将阴极表面的氧化物还原为金属的反应。
2. 电解加工的应用范围电解加工具有广泛的应用范围，特别是在微细加工和特殊材料加工方面。
以下列举了电解加工的主要应用领域：2.1 微加工电解加工在微加工领域有着广泛的应用。
由于其高精度和低表面粗糙度的特点，电解加工被广泛用于制造微细结构和微型零件。
微细加工领域的应用包括：•微机械系统（MEMS）制造•显微加工•微切削加工•精密钻孔2.2 金属腐蚀电解加工可以用于金属腐蚀过程中的精确控制。
通过调整电解液的成分和电流密度，可以实现对金属表面的特定区域进行腐蚀。
金属腐蚀的应用包括：•金属模具制造•电路板制造•金属艺术品制作2.3 超合金加工电解加工在超合金加工中发挥着重要作用。
超合金通常是高强度和高温材料，难以通过传统的切削或加热加工方法进行加工。
电解加工提供了一种有效的方式来加工超合金，同时提供良好的表面质量。
超合金加工的应用领域包括：•航空航天工业•汽车制造业•能源领域2.4 生物医学应用电解加工在生物医学领域也有一定的应用。
它用于制作生物医学器械和植入物，如人工关节、心脏支架和人工骨骼。
电解加工技术及其应用
电解加工技术及其应用
1什么是电解加工技术
电解加工技术是一种利用电解原理来切削、刻蚀等加工材料的方法。
它是利用电极与工件之间通入电解液或氧化物熔体，在一定的电场作用下，使工件上的物质在界面运动的过程中发生化学变化，从而达到切削、刻蚀等目的。
2电解加工技术的优势
相比传统机械加工，电解加工技术具有以下优势：
1.可以切削复杂形状的工件；
2.可以切削高硬度、高脆性、难以加工的材料；
3.可以切削高精度和高表面质量的零件；
4.没有机械切削过程中产生的热变形、毛刺等问题；
5.可以节约原材料、降低生产成本。
3电解加工技术的应用
电解加工技术广泛应用于模具、航空航天、汽车制造、仪表、医疗设备等领域。
具体应用包括：
1.制造高精度模具和模板；
2.加工超硬合金、陶瓷、钨钢等材料的零件；
3.制造微细孔、花纹、图案等细节部分；
4.制造超平面、3D曲面、球面等各种形状的零件；
5.制造高质量的电极、电介质等器件。
总之，电解加工技术是一项高效、高精度、高表面质量的加工技术，将会越来越多地应用于各个领域中。
电解加工的原理及反应过程
电解加工的原理及反应过程
电解加工是一种利用电解原理进行金属加工的方法。
它通过在电解液中施加电流，在两电极之间引发电解反应，使原料金属产生溶解、析出或沉积，从而实现对金属工件的加工。
电解加工的原理主要涉及以下几个方面：
1. 电解液的选择：电解液是电解加工的关键，它通常由溶剂和溶质组成。
其中，溶剂为电解质溶液，溶质则为对金属表面有特定反应的物质。
通过选择不同的电解液，可以实现对金属的不同性质和形状的加工。
2. 电解质的电离：在电解液中，电解质分子会在阳极和阴极的电场作用下发生电离，形成离子。
正离子在电场中向阴极移动，负离子则向阳极移动，从而完成电流的导电。
3. 电解反应的发生：在金属工件表面，由于电场的作用，金属原子与溶液中的离子发生反应，生成沉积物或溶出金属离子。
具体的反应类型取决于电解液和工件的性质。
常见的电解反应包括氧化还原反应、金属离子的溶解与析出反应等。
4. 电解加工过程：通过在金属工件上施加电流，使电解反应发生，改变金属表面的性质和形状。
常见的电解加工技术包括电镀、电解择优蚀削、电解择优蚀刻等。
总结起来，电解加工利用电解原理，在适当的电解液中施加电流，使金属工件发生特定的电解反应，以实现对金属的加工和改性。
电解加工工艺介绍
电解加工工艺介绍电解加工是一种利用电化学原理和方法进行金属加工的技术，通过在电解液中施加电压和电流，使金属在电解液中溶解和析出，从而实现形状复杂、精度高的金属加工。
电解加工具有高效、精密、灵活等特点，广泛应用于汽车、航空航天、电子、光学等领域。
电解蚀刻是电解加工的一种主要工艺，其原理是通过在阳、阴极之间施加直流电源，使阳极上的金属以离子的形式溶解到电解液中，在阴极上产生过多的电子，金属离子在电解液中重新析出，从而实现蚀刻工艺。
电解蚀刻具有加工速度快、加工精度高、表面质量好等优点，可以加工出细小、复杂的形状，广泛应用于模具制造、微加工等领域。
电解修抛是一种改进传统机械抛光的方法，根据材料的特性选择适当的电解液，通过阳、阴极之间的电解作用，使阳极上的金属溶解到电解液中，再析出在阴极上，实现对金属表面的修抛。
电解修抛可以大大提高表面质量，去除缺陷和氧化层，使表面光洁度和平整度达到要求，广泛应用于精密光学、电子器件等领域。
电解金刚石研磨是一种利用电解加工原理与金刚石研磨技术相结合的加工方法。
通过施加电流和电压，在研磨过程中形成微触电等离子体，使金刚石微粉起到研磨作用。
电解金刚石研磨具有高效、高精度、低热变形等优点，广泛应用于硬质合金、光学玻璃等材料的研磨加工。
电解加工工艺在实际应用中需要选择合适的电解液，调节电参数以及加工工艺，以实现要求的加工效果。
常用的电解液包括硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁、硝酸铜等，不同电解液适用于不同材料的加工。
电参数包括电流、电压、电解时间等，需要根据具体情况进行调节。
加工工艺包括阳、阴极形状、电流分布、电解皮肤效应等，对加工效果有重要影响。
电解加工工艺有一定的局限性，例如只适用于导电材料的加工，对于非导电材料需要进行预处理；加工速度较慢，需要较长的加工时间；加工后需要进行清洗处理等。
随着科学技术的不断发展，电解加工工艺将继续得到改进与提高，实现更高效、更精密的加工效果。
电解加工
电解加工班级：机械0811 姓名：徐锋电解加工电解加工是一种电化学加工，是继电火花加工之后发展较快，应用较广的一种特殊加工技术。
广泛应用于兵器、航空等工业部门的难切削加工材料的加工。
八十年代后，电解加工开始应用于油泵油嘴行业的泵体，喷油器体进油管路二孔交接处，柱塞套，油嘴盛油槽及其压力室喷孔交界处超声波电解的去毛刺加工上。
多年来的实践证明：电解加工工艺合理，先进，质量稳定，效率高。
一、电解加工原理及特点：电解加工是利用金属中含有的其他元素或杂质。
接触电解液后会形成许多“微电池”而放电，从而形成电化学腐蚀来去除工件材料的一种特殊加工方法。
加工时以工件为阳极，工具电极为阴极。
在两极之间狭窄的间隙内强迫电解液通过，与此同时，两极之间施加直流电压，由于电化学反应的作用，靠近电极导电端的工件毛刺及棱角处电流密度最高，从而毛刺很快被除掉，棱边也形成圆角。
一般电解加工常用的电解质是NaC1，NaNO3，溶液，亦用NaOH，Na2SO4 溶液，使电解质形成14％一18％的水溶液。
当加工材料时，被加工材料接正极，工具电极接于负极。
化学反应如下：工件正极：工件负极：电解加工的基本原理结合实际的生产状况，有下述特点：（1）、不受材料硬度限制，适用于热处理后的零件。
（2）、保证零件原有精度不变，适用于精加工后的零件。
（3）、工具电极不易损耗。
（4）、可多件同时加工，实行批量生产。
（5）、选择性去毛刺，适用于形状复杂的深狭窄处，交叉孔等难以去除的内毛刺。
（6）、加工电压DC6 V一24 V。
二、加工工艺：电解加工工艺包括：加工间隙的计算与控制、电解液与工艺参数的选择、阴极的设计与制造。
加工间隙：阳极与阴极的距离。
决定加工精度，是电解加工水平的表征。
加工间隙愈小，愈均匀，加工精度愈高。
早期：加工间隙为0.2~0.5mm；目前：加工间隙为0.05~0.1mm；间隙的影响因素：①被加工材料的性质。
材料不同，体积电化当量不同，同时阳极溶解的电流效率也变化。
电解加工的原理和应用范围
电解加工的原理和应用范围1. 什么是电解加工？电解加工是一种利用电解现象进行金属加工的方法。
它基于金属在电解液中受到电化学反应的影响而进行加工，通过电解液对金属的溶解和析出作用，实现对金属材料的切削、腐蚀、抛光等加工操作。
电解加工具有高效、精度高、表面平整等优点，广泛应用于工业生产中。
2. 电解加工的原理电解加工的原理基于电解液对金属的溶解和析出作用。
在电解加工过程中，将工件和加工电极作为电解槽的阳极和阴极，通过施加电压和控制电流，使得电解液中的离子在阳极处溶解，同时在阴极处析出。
电解加工的原理主要包括以下几个方面：2.1 阳极溶解在电解加工过程中，将金属工件作为阳极，通过施加电压使其与电解液发生反应。
在阳极处，金属发生氧化反应，阴极则发生还原反应。
这种反应过程导致金属工件的阳极溶解，使其表面发生腐蚀。
2.2 阴极析出在电解加工中，阴极产生的电子在电解液中进行还原反应，从而使电解液中的离子发生析出，沉积在金属工件的表面。
阴极析出过程可以用来控制金属工件表面的形状、尺寸和光洁度。
2.3 电流密度分布电解加工中，电流密度分布对加工结果具有重要影响。
电解加工过程中，工件的几何形状决定了电流密度分布的不均匀性。
因此，在电解加工中，需要通过设计阴极形状和控制电流密度，以实现对金属工件的准确加工。
3. 电解加工的应用范围电解加工在工业生产中有着广泛的应用范围，下面列举了几个常见的应用领域：3.1 制造业电解加工在制造业中具有重要地位。
它可以应用于各种金属材料的切削、抛光、粗加工和精细加工等工艺。
例如，在模具制造中，电解加工可以用于模具的修复和维护，提高模具的寿命和加工精度。
此外，电解加工还可以用于珠宝和手表制造中，用于制作精细的花纹和纹理。
3.2 集成电路制造电解加工在集成电路制造中起着重要作用。
它可以用于半导体芯片的刻蚀和电镀过程。
在半导体制造中，电解加工可以实现对电路结构的精确加工，提高芯片的性能和稳定性。
电解加工
PPT素材：/sucai/ PPT图表：/tubiao/ PPT教程： /powerpoint/ 范文下载：/fanwen/ 教案下载：/jiaoan/ PPT课件：/kejian/ 数学课件：/kejian/shu xue/ 美术课件：/kejian/me ishu/ 物理课件：/kejian/wul i/ 生物课件：/kejian/she ngwu/ 历史课件：/kejian/lish i/
➢ 电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、碱 性溶液三大类。
➢ 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全， 故应用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3 和NaClO3三种电解液，
➢ 电解加工过程中，由于水的分解消耗，电解
液的浓度逐渐变大，而电解液中的Cl-和Na+
仅起导电作用，本身并不消耗，因此对于 PPT模板：/moban/ PPT背景：/beijing/ PPT下载：/xiazai/ 资料下载：/ziliao/ 试卷下载：/shiti/ PPT论坛： 语文课件：/kejian/yuw en/ 英语课件：/kejian/ying yu/ 科学课件：/kejian/kexu e/ 化学课件：/kejian/huaxue/ 地理课件：/kejian/dili/
NaCl电解液，只要过滤干净，适当添加水分，
就可长期使用。
➢ 工具也可长期使用。
三、电解加工的特点
优点
I. 加工范围广，不受材料本身力学性能的Biblioteka 制II. 电解加工生产率高
III. 可以达到较小的表面粗糙度值
IV. 加工过程中不会引起残余应力和变
形
V. 加工过程中刀具无损耗
局限性
I. 电解加工影响因素多，技术难度高， 不易实现稳定加工和保证较高的加 工精度。
2.3电解加工和电解磨削及超声波加工
• （2）加工间隙对生产率的影响
一般来说，加工间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度越大，蚀除 速度也就越高。 蚀除速度 Va 与电极间隙 △ 成反比： Va=C/△。 其中 C 称之为双曲线常 数。
但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流动 受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短路，反而使 生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的流速和 压力。
和细微纹路，表面粗糙 度Ra可达0.1 μm，一般不需抛光即可使用。 原模材料不限于金属，可以是石膏、石蜡和环氧树脂 等，有时还可用制品零件直接作为母模。 表面硬度可达 35 ～ 50HRC ，所以电铸型腔使用寿命
长。
电铸可获得高纯度的金属制品，如电铸铜，它纯度
3、电铸加工的工艺过程及要点
（1）主要工艺过程
原模表面处理→电铸过程→衬背和脱模处理→清洗干燥→成品
1 A V － ＋ 4 5 2 3
1 — 直流电源； 2 — 工具电极； 3 — 工件阳极； 4 — 电解液泵； 5 — 电解液
电解加工原理图
在工件（阳极）与工具（阴 极）之间接上直流电源，使工 具与工件间保持较小的加工间 隙，间隙中通过高速流动的电 解液。 开始时，两极之间的间隙大小不
等，间隙小处电流密度大，阳
2、电解磨削的应用
电解磨削广泛应用于平面磨削、成型磨削和内外圆磨削。下 图（a）、（b）分别为立式平面磨削、卧式平面磨削的示意 图。图（c）为电解成型磨削示意图，其磨削原理是将导电磨 轮的外圆圆周按需要的形状进行预先成型，然后进行电解磨 削。 2
1 3
－ ＋
1— 绝缘层；2— 磨轮； 3— 喷嘴；4— 工件； 5— 加工电源
电解加工中常用的电解液有 NaCl 、 NaNO3 和 NaClO3 三种溶 液。下面仅介绍用 10%~20% 的氯化钠水溶液作电解液加工低 碳钢时的主要化学反应：
电解加工
第三节电解加工电解加工是电化学加工中的一种重要方法。
我国于50年代末首先在军工领域进行电解加工炮管腔线的工艺研究很快取得成功并用于生产。
不久便迅速推广到航空发动机叶片型面及锻模型面的加工。
到60年代后期，电解加工已成为航空发动机叶片生产的定型工艺。
1.电解加工原理电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种工艺方法。
加工时，工件接直流稳压电源正极，工具接负极，两极间保持0.1～lmm的间隙，具有一定压力(0.5～2.5MPa)的电解液从两极间隙中高速(5～60m／s)流过。
加工过程中，随着工具阴极不断缓慢地向工件进给，工件则不断地按工具端部的型面溶解，电解产物则不断被高速流动的电解液带走，最终工具的形状就“复制”在工件上。
电解液与工具阴极材料电解中常用的电解液有NaCl、NaNO3，和NaCIO3：三种溶液。
在电解过程中，工件阳极和水不断消耗，而工具阴极和氯化钠并不消耗。
因此，在理想的情况下，工具阴极可长期使用。
氯化钠电解液不断过滤干净并经常补充适量的水，也可长期使用。
电解加工在专用的电解机床上进行，其中的直流稳压电源常采用低电压(6～24V)和大电流(500—20000A)。
工具阴极材料常采用黄铜和不锈钢等。
2．电解加工的特点⏹(1)不受材料本身强度、硬度和韧性限制，可以加工淬火钢、硬质合金、不锈钢和耐热合金等高强度、高硬度和高韧性的导电材料。
⏹(2)加工中不存在机械切削力，工件不会产生残余应力和变形，也没有飞边毛刺。
⏹(3)可以达到0.1mm的平均加工精度和0.01mm的最高加工精度；平均表面粗糙度R a值可达0.8μm，最小表面粗糙度R a值可达0.1μm。
⏹(4)加工过程中工具阴极理论上不会损耗，可长期使用。
⏹(5)生产率较高，约为电火花加工的5～10倍，某些情况下甚至高于切削加工。
⏹(6)能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型腔与型面。
⏹(7)电解加工的附属设备多，造价高，占地面积大，加工稳定性尚不够高。
电解加工
电解加工是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将零件加工成形的一种特种加工技术。
电解加工时，电源的正极接阳极工件，负极接阴极工具，两个电极之间保持较小的间隙。
电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，利用加工电源的电压在工件的加工表面产生电化学反应。
随着工具阴极相对工件阳极的连续进给，工件材料被不断地溶解蚀除，反应产物随之被间隙中流动的电解液带离加工区域，工件表面逐渐形成与工具工作面基本相似的形状。
其加工原理如图2.1 所示。
电解加工原理图
电解加工与其它加工方法相比具有以下优点:
（1）加工表面质量好。
电解加工由于是靠金属的溶解来实现材料去除的，而且加工后不存在再铸层、微裂纹等缺陷，加工表面粗糙度可以达到0.8～6.3μm。
另外，由于加工中不存在切削力和表面内应力，因此加工零件变形小。
（2）工具阴极无损耗。
电解加工中工具阴极上仅析出氢气，电极本身不会发生溶解，而且工具阴极不与工件接触，正常加工情况下工具阴极不会有损耗。
（3）对难加工材料、复杂形状的工件进行批量生产，电解加工方法是一种低成本的工艺。
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电 解 加 工 技 术 的 应 用
电 解 加 工 新 技 术 及 发 展 趋 势
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研究方向与进展
1. 简介及基本原理 薄膜
• 类金刚石（Diamond Like Carbon,DLC) • 纳米金刚石（Nano-diamond）镀膜
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1.简介及基本原理
1.1 电解加工简介
早在1833年，英国科学家法拉第就提出了有关电化学反应过程中 金属阳极溶解（或析出气体）及阴极沉积（或析出气体）物质质量与 所通过电量的关系，即创建了法拉第定律，奠定了电化学学科和相关 工程技术的理论基础。但是，直到百年之后，即20世纪30年代，才 开始出现电解抛光，以及后来出现的电镀。随着科学技术的发展，相 继发展出了能够满足零件几何尺寸、几何形状和精度加工需要的电解 、电解抛光、电铸成型等工艺技术。从此，作为一门先进制造技术， 电化学加工技术得到不断地发展、应用与创新。 电解加工（Electrochemical Machining, ECM），是对作为阳极床主轴必须具有足够的刚度 ，才能克服这种反作用力，并保持 稳定均匀的进给。所以，与电火花
机床主轴头相比，电解机床的结构
要求刚度更大。此外，电解机床必 须有良好的抗腐蚀性及密封性能，
能通过强大的工作电流，主轴与工
作台间摇绝缘，并配臵排氢抽风装 臵。对机床性能的要求主要有下面 三个方面： ① 刚性问题
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1.简介及基本原理
工件进行电解加工时，距阳极附近部位（加工间隙小）电极间的电场 强度大，处于超钝化范围，阳极的钝化膜遭到破坏，金属不断溶解， 使电解加工得以顺利进行。而工件距阴极较远处，电场强度弱，不足 以破坏钝化膜，因此金属表面处于钝化状态，电解作用很微弱，甚至 停止电解，金属表面被保护起来。所以NaCIO3电解液具有良好的尺 寸控制性能。 NaCIO3电解液在加工过程中，氯酸根有可能分解而生成氯离子， 还可能有氯气析出。此外，CIO3-在阳极上也可能参加反应而生成氯 离子或析出氯气，所以NaCIO3电解液在加工过程中是有消耗的。
实际生产应用中，应考虑到实际电解加工时，阳极还可能出现其他诸 如析出氧、氯气体，生成某些薄膜等电化学反应，需要多消耗一些电
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2.工艺规律与设备
量，材料的实际去除量会小于计算的理论值。为此，公式计算的理论 值还必须乘以电流效率η，即： η=实际金属蚀除量/理论计算蚀除量 × 100％ 2.1.1.2 电流密度和生产率的关系 单位时间内去除材料的体积叫做体积蚀除速度（mm3/min）。可 用公式表示为：va=ηωiA 式中 va——金属阳极（工件）的蚀除速度； i——电流密度（A/cm2）； Ａ——加工面积（mm2）． 由上式可知，蚀除速度与该处的电流密度成正比，电流密度越高，生
研究方向与进展
电解加工技术 薄膜
• 类金刚石（Diamond Like Carbon,DLC)
——原理·工艺及应用 • 纳米金刚石（Nano-diamond）镀膜
姓名：XXX 学号： 专业：应用化学
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目录
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电 解 加 工 简 介 及 基 本 原 理
电 解 加 工 的 工 艺 规 律 与 设 备
2.1.1.1 金属的电化学当量和生产率的关系 由生产实践和科学实验可知，电解时电极上溶解或析出的物质的量 与电解电流I和电解时间t成正比，亦即与电量（Q=It）成正比，其比
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2.工艺规律与设备
例系数称为电化学当量，这一规律就是法拉第电解定律，用公式符号 表示如下： 用质量计 m=KIt 用体积计 V=ωIt 式中 m——电极上溶解或析出物质的质量(g) V——电极上溶解或析出物质的体积(mm3) K——被电解物质的质量电化学当量[g/(A〃h)] ω——被电解物质的体积电化学当量[mm3/(A〃h)] I——电解电流(A) t——电解时间(h)
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1.简介及基本原理
的金属工件在电解液中进行阳极溶解而去除材料，实现工件加工成型 的工艺过程。该项技术是电化学加工技术中发展较早，也是较为成熟 的一项加工技术，它问世于20世纪50年代中期，目前已广泛用于难 加工材料及形状复杂的型腔、型面的加工，在宇航、航空和汽车、造 船等工业中发挥着重要的作用。 电解加工与传统切削加工工艺相比，具有完全不同的工艺特点。除 了具有优质高产、经济效益好等优点外，还有一些独特的优点。 ①. 不产生切削力和切削热，特别适合薄壁零件的加工； ②. 加工速度与工件材料的机械物理性能关系很小，加工速度高， 特别适宜高硬度、高韧性的难切削材料的加工，如硬质合金、高温耐 热合金、淬火钢、钛合金等； ③. 加工表面质量好，加工后工件表面边缘光滑，不会产生内应力
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1.简介及基本原理
电解液中的氯离子和钠离子起导电作用，本身并不消耗，所以NaCI 电解液的使用寿命长，只要过滤干净，可长期使用。 事实上，钢中除铁元素外，还有许多其他元素，是成分复杂、电化 学性不均匀的多相合金。而且电解液中也可能混有电极电位较大的杂 质，如氯化钙、氯化镁等，它们也可能沉积到工具阴极的局部，从而 破坏电场的正常分布，甚至造成局部短路现象。 1.3.2 电解液为NaCIO3水溶液时的电极反应 NaCIO3是一种强氧化剂，因此钢件在电解液中的电极反应与在氯 化钠电解液中的反应不同，容易使阳极金属表面形成钝化膜。电解加 工是在超钝化区进行的。
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2.工艺规律与设备
产率也越高。电解加工时的平均电流密度为10-100A/cm2，电解液 压力和流速较高时，可以选用较高的电流密度。电流密度过高，将会 火花放电，析出氯、氧等气体，并使电解液温度过高，甚至在电极间 隙内会造成沸腾汽化引起局部短路。 实际的电流密度，决定于电源电压、电极间隙的大小以及电解液的 电导率。因此要定量计算蚀除速度，必须推导出蚀除速度和电极间隙 、电压等因素的关系。 2.1.1.3 电极间隙大小的控制 加工间隙的主要作用是顺利、通畅地通过足够流量的电解液，以便 在加工表面上产生一定的阳极溶解。为此，应保证间隙适中、均匀和 稳定。
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1.简介及基本原理
液中的Fe2+又与电解液中的负离子氢氧根结合，生成氢氧化亚铁， 并被进一步氧化为氢氧化铁红褐色沉淀。
1.3.1.2 阴极反应
可能存在下面两个反应： ① H+ → H2 ② Na+ → Na 根据电极反应过程的基本原理，电极电位较大的离子将在阴极反应。 因此，在阴极上首先是氢气析出，而不可能沉淀出金属钠。 由上可见，电解加工过程中，在理想情况下，阳极铁不断以二价铁 离子的形式溶解，水被不断分解消耗，因而电解液的浓度稍有变化。
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1.简介及基本原理
及毛刺，工件表面粗糙度低； ④. 加工所用工具电极在加工中损耗极低或无损耗，电极使用寿命 长，适于批量生产； ⑤. 易揭露材料和组织的缺陷。有利于发现材料的疵病。
1.2 基本原理
电解加工是利用金属产生阳极溶解的原理将工件加工成型的电化学 加工。图4-1为电解加工原理图。 在工件和工具之间接上直流电源，工件接电源的正极（阳极），工 具接电源的负极（阴极）。两极之间的电压一般为6-24V，两极之间 保持0.1-1mm的小间隙。电解液以6-60m/s的速度流过间隙，使两 极之间形成导电通路，并在电源电压的作用下产生电流，于是工件被 加工表面的金属，将不断地产生电化学反应而被溶解，电解的产物不
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1.简介及基本原理
1.3 电极反应过程
电解加工时电极间的反应室相当复杂的，这主要是因为一般工件材 料不是纯金属，而是多种金属元素的合金，其金相组织也不完全一致 。所用的电解液也不是该金属盐的溶液，而且还可能含有多种成分。 电解液的浓度、温度、压力及流速等对电极过程也有影响。因此，目 前研究电极上各种物质的反应主要依赖于实验。关于不同材料（铁基 、镍基、硬质合金、黄铜等）的电极反应都有相关研究，这里仅就铁 基合金的电极反应作典型介绍。
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1.简介及基本原理
断被高速流动的电解液带走。工具阴极不断地向工件恒速供给，工件 的金属不断被溶解，致使工件与工具阴极各处的间隙趋于一致，将工 具阴极的型面复印在工件上，从而得到所需要的零件形状。
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1.简介及基本原理
图4-2a为电解加工的成性原理。一般加工刚开始时，工件毛坯的形状 与工具阴极的型面是很不一致的，此时，工件上各点与工具阴极表面 的距离就不相同，各点电流密度也不一样。距离越近的点，通过的电 流密度大，工件溶解就快；反之，距离远的点，电流密度就小，工件 溶解也慢。这样，工具不断进给，工件表面上各点就以不同的速度 进 行溶解，工件的型面逐渐趋近于工具阴极的型面，如图4-2b所示：
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研究方向与进展
2. 工艺规律与设备 薄膜
• 类金刚石（Diamond Like Carbon,DLC) • 纳米金刚石（Nano-diamond）镀膜
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2.工艺规律与设备
2.1 电解加工的基本工艺规律
通过科学实验和生产实践，人们对电解加工中的生产率、表面质量 及其改进等方面的基本工艺规律，逐步有所认识，探讨也不断深入。 2.1.1 生产率及其影响因素 电解加工的生产率是以单位时间内去除的金属量来衡量的，通常用 mm3/min或g/min表示。它首先取决于工件材料的电化学当量，其 次与电流密度有关。此外，电解液及其相关参数也有很大影响。
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2.工艺规律与设备
①间隙大小要适中 ②间隙要均匀 ③间隙要稳定 2.1.2 电解加工的精度 2.1.2.1 加工精度 电解加工的加工精度包括以下三方面的内容： (1)复制精度 (2)绝对精度 (3)重复精度
影响电解加工精度的因素可归纳为： ①加工间隙的大小、均匀性和稳定性；
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2.工艺规律与设备
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2.工艺规律与设备
电解机床的刚性是极重要的性能指标，必须保证在最大承受载荷作用下 ，主轴与工件相对位臵变形量不超过允许范围。为了提高机床刚性，应 尽可能采用高刚度的箱体结构，提高各连接件的接触刚性和传动丝杠副 的刚性。