不锈钢电解抛光

不锈钢电解抛光技术专题

一.电解抛光原理：

电解抛光(electro-polishing)也称电抛光，是利用阳极在电解池中所产生的电化学溶解现象，使阳极上的微观凸起部分发生选择性溶解以形成平滑表面的方法。它是一个复杂的阳极氧化过程，伴随着工件表面的溶解和和氧化，但又不同于阳极氧化。电解抛光的抛光机理是：

1.黏膜理论：

电解抛光在一定的条件下，金属阳极的溶解速度大于溶解产物离开阳极表面向电解液中扩散的速度，于是溶解产物就在电极表面积累，形成一层黏性膜，这层黏性膜的电阻比电解液的大，而且可以溶解在电解液中，它沿阳极表面的分布是不均匀的，在表面的微凸处的微黏膜厚度比凹处小，导致凸处的电阻也较小，从而造成电流集中，与微凹处相比，微凸处电流密度较大，电位升高，从而使氧气容易析出，有利于黏膜溶解扩散，加快了微凸部位金属的溶解。随着电解抛光时间的延续，阳极表面上的微凸处被逐渐削平，使整个表面变得平滑、光亮。2.氧化膜理论：

在电解抛光过程中，由于析出氧的作用在金属表面形成一层氧化膜，阳极表面呈钝态，但是，这层氧化膜在电解液中是可以溶解的，所以钝态并不是完全稳定的。由于在阳极表面微凸处电流密度较高，形成的氧化膜比较疏松，而且该处析出的氧气也多，有利于阳极溶解产物向溶液中扩散，促使该处的氧化膜溶解加快。在整个抛光过程中、氧化膜的生成溶解不断进行。而且微凸处进行的速度比微凹处快，其结果，微凸处金属被优先溶解削去，使阳极表面达到平滑、光亮。

电抛光阳极过程的特点：电抛光过程根据金属表面的性质、溶液成分、工作条件，在阳极附近可能发生下列反映

①阳极溶解，当进行电抛光时，金属表面的原子就转入到电解液中成为离子，阳

极发生溶解：

Me = Me(n+) + ne

②氧化膜（或氧吸附层）形成，电抛光时，在阳极表面会生成一层氧化膜（或氧吸附层），此膜的厚度决定于金属的性质、电解液成分、工艺规范。

2Me(n+) +2OH- =Me2On +n H2O

③气态氧的析出：

4OH- =O2 +2H2O +4e

④溶液中还存在多种物质的氧化

二.电极极化曲线（I-U曲线、钝化曲线）

当工件基体放入电解池中并通以直流电的情况下，零件表面就会产生阳极极化现象，而且在阳极极化的工程中有一定的曲线规律—电极极化曲线

F

①AB部分：电压增加，电流增长较慢，阳极表面未活化，不能正常溶解。

②BC部分，电流与电压成比例增加，阳极表面活化产生正常溶解，金属具有强

腐蚀型表面。

③CD部分，在C点附近曲线发生突变，当电压从小增加到U2时，电流强度会

有所下降，说明金属表面氧化膜生成，电阻增大，金属表面开始形成黏液膜。

④DE部分，随着电压的升高电流强度却保持不变，曲线出现水平部分，金属表

面生成了黏液膜，具备抛光表面的条件，金属表面正常溶解可得到光泽的表面。

⑤从E点开始只要电压稍微增加，便引起电流强度的急剧增加，这是阳极上氧的

析出的标志，虽然阳极表面得到光亮，但同时产生了腐蚀斑点（点状凹坑），电抛光过程受到破坏。

通过试验，当电解抛光时给EP槽施加至钝电压，电流就会按照阳极极化曲线的形式进行变化；把整流器调到稳压状态，调整电压到工件至钝电压，开机，电流就会从A点1S左右到达B点然后达到C点-电流的至高点，从C点降到D点

—电流的稳定状态，电流持续稳定到达E点，电抛光过程结束。

从A点到达D点时间需要2-3S，整个稳定电流的抛光过程1-2M（根据工件材质而定）。

三.法拉第电解定律

内容：在电解时，电极上发生化学反应的物质的量和通过电解池的电量q成正比公式：

m =q/(z*F )*M =M/(z*F) *I*t

m：电极上参与化学反应的物质的质量㎏

M：参与反应物质的摩尔质量㎏/mol

F：法拉第电解常数：96485 C/mol

Z:电极反应的计量方程式中电子的计量系数

t: 时间 S

I：电流强度 A

电极上每析出（或溶解）1 mol的任何物质所需的电量为96485 C，也就是说用同等的电量通过各种不同的电解质溶液时，在电极上析出（或溶解）各物质的质量与它们的摩尔质量成正比。

四.不锈钢的电解抛光

不锈钢的电解抛光溶液，一般都为磷酸基溶液即以磷酸为主，硫酸为辅，其中还添加一部分添加剂。

1.不锈钢电解抛光液的成分极其作用

①磷酸

磷酸是抛光掖中的主要成分，磷酸和磷酸盐的黏滞性都比较大，有利于微观凸起处金属的优先溶解，对金属的腐蚀性比较小，对获得平整光亮的表面起重要的作用。

②硫酸

硫酸可提高电解液的导电率，改善分散能力，减轻对有色金属的腐蚀，提高钢铁工件的光洁度。浓度过高，钢铁溶解速度过快，表面光泽性下降，浓度过低，容易使铝及其合金发生斑点状腐蚀。③铬酐

铬酐可促进金属表面氧化膜的形成，减轻和避免溶液对金属的腐蚀，提高整平作用，以获得光洁度高的表面。

2.不锈钢电解抛光溶液的控制参数

①温度

不同的电解抛光液有不同的温度控制范围，温度升高有利于金属的溶解，但是有可能产生过腐蚀，降低表面的光泽性。一般温度升高时要相应提高电流密度，才能保证工件表面的光洁度。

②电流密度

电流密度也是工件在EP过程中一个重要参数，根据研究试验结果：奥氏体不锈钢电流密度15A-80A/dm2;马氏体不锈钢电流密度75A-82A/dm2。电流密度要根据不同的工件材料选用不同的电流密度。电流密度过高，氧气析出过多，难以形成致密的氧化膜或稳定的黏膜，电极表面过热，电化学反应剧烈，容易产生腐蚀点和条纹；电流密度过低，阳极一直处于阳极溶解状态，也不能提高金属工件表面的光洁度。

③抛光时间

在电解抛光过程中，抛光时间并不是越长越好，它要根据电解抛光液温度的高低和电流密度的大小来定。在一般情况下，抛光时间随着电流密度的增加，温度的升高而减少，钢铁工件可比有色金属工件的抛光时间长一些，工件精度和表面质量要求较高时，也应相应缩短抛光时间，必要时可反复多次进行抛光处理。

④搅拌

搅拌可加快电解液的流动，促进金属表面滞留的氧气泡的排除，减轻金属表面的过热现象，从而有利于工件表面光洁度的提高。生产一般采用移动阳极的方法，也有用压缩空气来搅拌电解液。

⑤槽内阴极板

阴极板材料通常采用铅版，阴极面积一般稍大，以提高电流效率，阴阳极面积比通常为：1.1-1.5：1。

⑥电位