不锈钢电解抛光工艺【详解】

不锈钢电解抛光工艺

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一.工作原理

⑴、电解是以抛光工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入电化学槽中，通直流电而产生有选择性的阳极溶解，因此不锈钢表面达到高度光洁和光泽的外观。

⑵、电解作用不锈钢经过电解,其色泽内外一致,清洁光亮,光泽持久，表面形成---黏性薄膜,抗腐蚀性能增强。

二. 电解溶液组成和工艺条件

1.磷酸：能起溶解作用又能在不锈钢表面形成磷酸盐保护膜，阻止不锈钢表面发生过腐蚀。其含量变化较宽，以750mL/L左右为佳。

（1）含量过高时，槽液电阻增大，黏度提高,导致所需电压较高，使整平速度迟缓。

（2）含量过低时，活化倾向大，钝化倾向小，导致不锈钢表面不均匀腐蚀。

2.硫酸：是活化剂，能提高溶液的导电率，降低电阻，从而降低槽电压，节约电能，有利于改善分散能力和提高阳极电流效率。其含量控制在180～210mL/L为最佳。

（1）含量过高时，活化倾向太大，易使抛光表面出现过腐蚀，呈现均匀的密集麻点。

（2）含量过低时，出现严重的不均匀腐蚀。

3.铬酐：是强氧化剂，使表面形成钝化膜，避免表面腐蚀，有利于获得光洁表面。其含量控制在50～60g/L为宜。

（1）铬酐浓度太低，不易获得光亮表面。

（2）浓度太高时在大电流下，易产生沉淀析出，降低电流效率，使抛光表面产生麻点等过腐蚀。

4.丙三醇（甘油）：能起到良好的缓蚀作用，与磷酸生成络合物及其金属衍生物，使抛光表面非常光亮细致，甘油还能防止不锈钢在电解液中的化学腐蚀。

（1）含量过低时，抛光表面虽然光亮，但有腐蚀粗糙之处。

（2）含量高时，即可克服粗糙，又使抛光面光亮细致。

（3）含量过高时，会产生太多的泡沫，影响操作，也浪费材料。

5.糖精：有光亮作用。

（1）糖精在阴极过程中能为金属表面吸附，有助于被抛表面的白亮和发亮。

（2）糖精在阳极过程中，阳极表面形成一层吸附薄膜,当不通电时可防止不锈钢表面受电解液浸蚀。当通电后，电力线首先在凸起部位击穿隔离薄膜而开始溶解，在凹入处被有效地保护，以致达到选择性溶解呈现平滑光亮表面。

6.电流密度：

（1）电流密度低时，金属处于活化状态，被抛光表面发生浸蚀，阳极溶解产物少,化学溶解比电化学

溶解占优势，以致光洁度差。

（2）电流密度超过合适的数值后，会发生剧烈的氧气析出，金属表面发生过热和过腐蚀，引起剧烈的不规则溶解，增大了电能的消耗。

7.温度：适当提高温度会使整平过程加速和电流效率提高，从而提高了表面光洁度和光亮度。

（1）温度过低会使电解液黏度提高，导致阳极溶解产物从金属表面向整个电解液的扩散和溶解向阳极的补充更加困难。

（2）温度过高会使被溶解的金属量不断增加，槽内产生蒸气和气体把电解液从金属表面挤开，反而降低了金属的溶解速度。电解液附近的黏度降低，又加速溶解产物向外扩散，导致溶解速度的加速，影响产品表面光洁度。

三.电解溶液的配制

溶液的配制应根据配方中成份的含量分为体积含量[%（V）]或mL/L和质量含量[%(wt)]或g/L，在计算用量上有所不同。

（1）体积含量。假设槽液容积为1000L，计算用量及配制步骤如下。

a. 磷酸用量：XmL/L×1000L=XL, 量取磷酸XL加入槽内。

b. 硫酸用量：XmL/L×1000L=XL, 量取硫酸XL,在不断搅拌下加入磷酸中。

c. 水的用量：XmL/L×1000L=XL。置于另外一容器中。

d. 铬酐用量：XmL/L×1000L=XL，将称取的铬酐加入水中，搅拌使溶解成铬酸溶液。

e. 将铬酸溶液在搅拌下缓慢加入磷酸-硫酸溶液中，搅拌均匀，溶液呈黄色。

f. (1) 明胶用量：Xg/L×1000L=X㎏, 将称取的明胶放入热水中搅拌均匀，将明胶缓慢分少批量加入磷酸-硫酸溶液中，此时起强烈还原反应，电解液转变呈黄绿色。

(2) 将计算量的甘油在搅拌下分批加入槽内，此时起强烈还原反应，并产生太量的泡沫，为防止泡沫产生使溶液溢出槽外，加入甘油时要特别小心，溶液也转变呈黄绿色。静置冷却。

（2）质量含量

a. 测量所用的磷酸和硫酸的相对密度，假定测出的磷酸密度d1=1.7g/mL, 硫酸密度d2 =1.8g/mL.

b. 然后从各种酸的相对密度的化学资料的表中查得：在100g酸液中磷酸含量P1 =86.25g, 硫酸含量p2 =88g.

c. 计算磷酸所需升数V 1和硫酸所需升数V 2。

Ⅴ=ⅹd0 ×1000/pd (L)

式中 x---配方中酸的质量百分比； d0---溶液密度，取平均值=1.65g/mL

d. 水量=1000－∨1－∨2

e. 铬酐用量。

由于铬酐是固体酸，所需质量按公式计ⅹd0 ×1000/100 (Kg)

f. 将铬酐计算量加入所需水中，搅拌溶解。

g. 将磷酸计算量加入铬酐溶液中，搅拌均匀。

h. 将硫酸计算量在搅拌下加入g.步骤的溶液中。

(三) 测量溶液相对密度：已配制好的溶液待温度冷却至室温后用比重计测量相对密度。

1.如果相对密度高于1.7，应将适量的水加入电解液中，稀释电解液使相对密度在1.6～1.7范围内。

2.如果相对密度在1.6～1.7范围内，但电解液体积不足，则根据体积不足数，适量按比例补充磷酸、硫酸、铬酐量。

3. 如果相对密度低于1.6，而体积已足或略超过所配体积，则将电解液加热至80℃，蒸除水分，直到相对密度达到1.6～1.7的范围内。

4.通电处理：在阴极上挂上铅板，在阳极上挂上不锈钢板，在温度70～80 ℃下，用D A为60～80A/d ㎡ ,时间按40A·h/L计算通电处理，然后投入试生产，如工件表面出现点状腐蚀或表面光泽不够理想，加入铬酐、明胶、甘油可以使到电解液中的六价铬和三价铬更快地增加到必需的含量。通电处理可使电解液呈现微绿色，表明已有一定量的镍、铬离子溶入电解液中，方可获得试生产的成功。

（四）电解液维护和工艺要求

1.不锈钢在电解之前必须彻底除油，以免油污污染槽液。

2.在使用过程中需要经常测量溶液相对密度，及时进行调整。

3.由于不锈钢的铁、铬、镍金属元素在电解过程中把它们溶入电解液中，一旦积累到一定的程度，使溶液黏稠，电阻增大，使不锈钢表面不光亮。

有二种方法可供选择：

A. 适量的水稀释溶液，降低酸度，铁、铬、镍等杂质可局部呈磷酸盐沉淀，除去槽底沉淀，然后再加热蒸发除去水分，恢复原有的相对密度。

B. 更换部分溶液，最好保留20％的旧溶液，补充80％的新溶液。

4.清理阴极铅板：在电解过程中阴极铅板表面会沉积出一层厚厚的铁、镍等杂质，影响阴极表面导电，导致电流下降，使阳极电流密度也上不去，严重影响电解质量。因此，要及时除去沉积物，以保持整个电路通畅。

5.阴极与阳极面积比：阴极面积控制在阳极面积的1/2～1/3.5，防止三价铬的增长，过多的三价铬在阳极表面被氧化成六价铬。三价铬含量过多，易使电解液老化。

6.阴阳极之间的极距：

A.距离过大，电阻增大，电能消耗增大，溶液容易升温，影响电解质量。

B.距离过小，易造成短路打火，烧黑制品。阴与阳极之间的距离以100～300㎜为宜。

7.进出槽要切断电源：工件在进出槽时，要先切断电源，不可带电挂或摘夹具，以防止产生电火花，引起电解产生，并会使聚集在槽面上的氢气和氧气混合气发生爆炸。

8.控制合适的阳极电流密度：阳极电流密度与金属的溶解成正比，选择好阳极电流密度，并控制在一定的阳极电位区间，才能获得良好的电解质量。

A：阳极电流密度过小，工件表面发生一般的阳极溶解，起不到效果。

B：阳极电流密度过大，黏膜被击穿，氧气猛烈析出呈气流状，表面过热，导致电解液扩加剧，黏膜被破坏，不复存在，发生电化学腐蚀。

9.控制槽液温度：

A. 温度应维持在规定的工艺范围内，使整平速率维持正常，降低电解液的黏度，减少阳极黏膜厚度，加速阳极溶解产物的扩散，使溶液对流加快，有利于阳极上滞留气泡脱附，避免产生斑点、麻点。

B：温度过高，会导致溶液过热，加速六价铬向三价铬的转变（Cr 6+ +3e→Cr 3+），易产生表面腐蚀。

C：温度过低，使溶液黏度增大，阳极表面黏膜增厚，不利于阳极溶解物的扩散，使整平效果明显降低。