【资料】金属表面的电化学抛光全解汇编
电化学抛光工艺(3篇)
第1篇一、电化学抛光工艺原理电化学抛光工艺是在电解液中,通过施加电流使金属表面发生氧化还原反应,使金属表面形成一层均匀的氧化膜,从而实现抛光的目的。
其基本原理如下:1. 电解液:电解液是电化学抛光过程中的关键介质,通常由酸、碱、盐等水溶液组成。
电解液中的离子在电场作用下发生迁移,参与氧化还原反应。
2. 金属工件:金属工件作为阳极,在电解过程中发生氧化反应,表面生成一层氧化膜。
3. 电源:电源为电解过程提供电流,使金属工件表面发生氧化还原反应。
4. 电解槽:电解槽是电化学抛光过程中盛装电解液和金属工件的容器。
二、电化学抛光工艺特点1. 抛光质量高:电化学抛光工艺可得到光洁度较高的表面,抛光质量稳定。
2. 表面均匀:电化学抛光工艺可使金属表面形成均匀的氧化膜,表面质量均匀。
3. 适用范围广:电化学抛光工艺适用于各种金属工件,如钢铁、铜、铝、镁等。
4. 抛光速度快:电化学抛光工艺抛光速度快,可大幅度提高生产效率。
5. 无污染:电化学抛光工艺过程中,不产生有害气体和固体废物,对环境友好。
6. 操作简便:电化学抛光工艺操作简单,易于掌握。
三、电化学抛光工艺应用1. 金属制品:如汽车零部件、航空器件、船舶零件等。
2. 电子产品:如手机、电脑等电子产品的外壳、按键等。
3. 医疗器械:如手术刀、牙科器械等。
4. 精密仪器:如光学仪器、精密机械等。
四、电化学抛光工艺操作方法1. 准备工作:首先,根据工件材料和抛光要求,选择合适的电解液和工艺参数。
然后,将金属工件清洗干净,去除表面的油污、锈蚀等杂质。
2. 电解液配制:按照配方配制电解液,确保电解液的浓度、pH值等符合要求。
3. 工艺参数设置:根据工件材料和抛光要求,设置合适的电流密度、电解液温度、处理时间等工艺参数。
4. 抛光过程:将工件放入电解槽中,通电进行抛光。
在抛光过程中,观察工件表面变化,适时调整电流密度、电解液温度等参数。
5. 清洗与干燥:抛光完成后,将工件从电解槽中取出,用清水冲洗干净,去除表面的电解液和氧化膜。
金属表面的电化学抛光全解
三、铝的电化学抛光
铝在化学抛光时,表)速度快,而低凹部位的溶解(腐蚀)速 度小,形成局部阳极,发生部分钝化作用,溶解速度慢所致。 Fischer和和Koch等科学家研究了高纯铝的抛光过程,并根据抛 光过程中铝的溶解速度、逸出气体量及腐蚀电流密度等实验数据, 得出铝在化学抛光中发生的化学反应是由于形成(-)Al/酸(或 碱)/氧化还原体系/惰性金属(+)构成局部电池发生氧化-还原 反应的结果。化学抛光机理模型如下图(1)
二、金属的电化学抛光
电化学抛光又称为电解抛光,是一种在特殊条件 下的电化学腐蚀,它是通过控制金属表面选择性的溶 解,使金属表面微观突出部位较其凹洼部位优先溶解, 而达到表面平整和光亮的目的。以铝电解抛光为例: 铝材做为阳极浸入到配置好的电解质溶液中,以耐腐 蚀且导电性良好的材料做为阴极,根据电化学尖端放 电原理,通电后的铝材表面微小突出部位优先溶解, 与此同时溶解产物与表面的电解液形成高电阻的粘稠 性液膜层,微小突出部位的液膜层较薄,其电阻较小, 从而继续保持优先溶解。同时表面凹洼部位的液膜层 厚,电阻大,凹洼部位的溶解速度相对缓慢,经过短 时间电解处理后,突出部位被溶解整平至凹洼部位的 位置,铝材表面粗糙度降低达到平滑光亮。
一、电极的极化现象
金属的电化学腐蚀热力学分析是判断金属 材料在腐蚀介质中的腐蚀倾向,即判断金属是 否会发生腐蚀,而金属的电化学腐蚀动力学分 析是探究腐蚀作用的动力学规律来解决腐蚀反 应发生、腐蚀扩展机制和原理以及腐蚀发生和 扩展的速度等问题。 根据热力学研究可知,当电化学反应的阳 极氧化反应和阴极还原反应的反应速度大小相 等,则整个反应处于稳定平衡态。且电极电位 处于该电极反应的平衡电极电位。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1(a)为处于活化状态的极化曲线,如图示 电流密度随阳极金属溶解作用均随阳极电位的提高而 增大,阳极金属表面一直处于电化学阳极溶解状态 (又称活化状态)。铁在盐酸中的电化学阳极极化曲 线就属于这一类型。
金属表面的电化学抛光全解
二、金属的电化学抛光
与机械抛光相比较,具有 以下优点: 1 、设备简单, 工艺参数易于调控,可大大 节省机械抛光需要的基建与 设备费用,表面光亮度更高; 2 、可处理大型零部件或大 批量小型零部件,以及形状 复杂而无法进行自动化机械 抛光处理的工件; 3 、化学 电化学抛光后表面洁净,无 残留机械抛光粉尘,有良好 的抗腐蚀性; 4 、电化学抛 光后表面镜反射率更高,金 属质感更好。
一、电极的极化现象
但当有外电流流入电极/电解质溶液界面 时,电解界面的平衡状态被打破,电极电位也 随之偏离平衡电极电位。动力学研究中,将这 种当有外电流通过电极/电解质溶液界面时, 电极电位随电流密度改变所发生的偏离平衡电 极电位的现象,称为电极的极化。极化的本质: 是电子迁移速度比电极反应过程中的其他步骤 更快的结果。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光是近年来最好的基本表面处理方法之 一。对于复杂的工件来说,是一种很好的有效的方法。 1834年,法拉第发现了金属阳极溶解基本定律,为电 化学抛光奠定了理论基础。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光作为高级精饰 处理方法,能去除表面较轻微 的磨具痕和擦划伤条纹,去除 机械抛光中可能形成的摩擦条 纹、热变形层、氧化膜层等, 使粗糙的表面趋于光滑而获得 近似镜面光亮的表面,提高了 铝制品的装饰效果(如反射性 能、光亮度等),并可以赋予 更高的商业价值,极大地满足 消费市场对具有光亮表面的铝 制品要求。因此,对于需要表 面平整、均匀又光亮等特殊外 观要求的阳极氧化膜,需要预 先进行电化学抛光。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
一般来讲 , 对于铝的电化 学抛光是在铝的维钝与钝 化膜破裂的区域进行效果 最为理想。右图为铝在复 配溶液中的阳极极化曲线, 复配溶液成分为氢氧化钠、 碳酸钠、磷酸三钠、草酸 铵、酒石酸钠。从图可 见选择维钝电流密度 44A/dm2 “ 进 行 抛 光 可 达 到较好的抛光效果。
[总结]铝及铝合金的电解抛光和化学抛光
铝及铝合金的电解抛光和化学抛光一、电解抛光(一)酸性溶液铝及其合金的电解抛光,广泛采用磷酸.硫酸.铬酸型的溶液。
其工艺规范列于表2—4—6。
表2—4—6铝及其合金电解抛光的工艺规范溶液配制方法,可参照钢铁零件电解抛光的相应部分。
溶液在使用过程中,三价铬的含量将逐渐升高,过多的三价铬,可以用大面积的阳极通电处理,使之氧化为六价铬。
当溶液中的铝含量超过5%时,溶液应部分或全部更换。
氯离子对电解抛光有不利的影响,当氯离子含量超过1%时,零件极易出现点状腐蚀,配制溶液所用的水中,氯离子含量应少于80m g/L。
(二)碱性溶液纯铝和L T66等铝合金,还可以在以下碱性溶液中进行抛光:磷酸三钠(Na3P04·12H20) 130g/L~150g/L电压l2V~25V碳酸钠(N a2C03)350g/L~380g/L阳极电流密度8A/d m2—12A/dm2氢氧化钠(Na OH)3g/L~5g/L温度94℃~98℃pH值11—12时间6min~10m i n阳极用不锈钢板或普通钢板。
溶液需搅拌或阳极移动。
应该指出:(1)碱性电化学抛光溶液虽可用于抛光L1,L2,L3等纯铝和L T66铝镁合金零件,但易在抛光表面生成半透明氧化膜。
因此,必须把抛光后的零件浸入磷酸和铬酸的混合溶液(Cr0310g/L,H3P0430mL/L)进行除膜,以降低其表面粗糙度。
(2)当抛光零件表面出现麻点、斑点、条纹或乳白色氧化膜时,可在下列(Na OH l00g/L~l50g/L,温度50℃~60℃,时间10s~30s)碱液中溶去全部蚀点和氧化膜,以便重新抛光和回用。
(3)当抛光制件表面出现少量接触铜时,可把零件浸入下列(浓HN032mL /L~5mL/L,Cr0310g/L~30g/L,室温,时间30s~120s)溶液中,溶解接触铜,以显出光亮表面。
二、化学抛光铝及其合金的化学抛光工艺规范见表2—4—7。
化学抛光溶液中,硝酸的浓度对抛光质量有重大的影响。
电化学抛光技术简介
的电解液及时抽回, 使其不留在模具的型腔中, 从而可方便地显露出抛光的进展状况; ( 7) 仅需轻微接触工件, 减轻了劳动强度, 工作效率高。 ( 8) 不必频繁更换工具, 导电石墨油石接触头可与模具形状自吻合。
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电化学抛光技术的发展与展望
目前, 在工件特种抛光方面对脉冲电化学的研究正方兴未艾, 随着对模具镜面效果的大量需求和微细电化学理论的完善, 脉冲电化学抛光技术在材料表面微、纳米级加工领域的抛光 能力会大大提高,并且将发挥越来越重要的作用。 电化学抛光因其速度快、劳动强度小、不受抛光工件形状 限制及抛光质量好等优点得到人们的关注。 进一步阐明电化学抛光的机理, 开发新的电化学抛光技术和 研究新的抛光液, 实现电化学抛光过程的自动化和智能化, 提 高电化学抛光的质量和抛光效率, 是电化学抛光的主要研究 方向。
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影响电化学抛光效果的因素
1.电解液( 抛光液) 的组成 抛光液通常有酸性、中性和碱性抛光液[5] 。
其中酸性抛光液有: 磷酸系、硫酸系、高氯酸系、磷酸 硫酸系, 以及在各系基础上派生出的硫酸 铬酐磷酸 铬酐、 硫酸 磷酸 铬酐, 再配以各种添加剂而成的抛光液。通 用性较好的酸性抛光液为磷酸 硫酸系抛光液。
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电化学抛光工艺及特点
3.电化学抛光在处理金属表面时, 还有一些不足存在[4] (1) 所得表面质量取决于被加工金属的组织均 匀性和纯度, 金属结构的缺陷被突出地显露出来。 对表面有序化组织敏感性较大; (2) 较难保持零件尺寸和几何形状的精确度; (3) 表面必须预加工到比较高的粗糙度. 很难 在粗加工或砂型铸造零件上获得高的抛光质量。
不锈钢电抛光资料
不锈钢电解抛光工艺
在生产过程中不锈钢表面容易出现一些黑色氧化皮或是微观不平等,影响其使用价值。
只有对其再加工如机械抛光、化学抛光和电化抛光处理来提高其自身价值,因此推荐以下的工艺或许可获得较好的效果。
工序:
化学去油→水洗→酸洗→水洗→化学抛光→水洗→电抛光→水洗→钝化→水洗→烘干→检验。
配方:
为了提高不锈钢制品的耐蚀性及装饰性,需要对不锈钢表面进行抛光。
目前,使用的有手工、机械、化学三种抛光和电化学抛光。
由于现有的不锈钢电抛光液都采用磷酸和铬酐,在抛光和清洗过程中有不少铬(Ⅵ)及磷酸根在废水中排出,造成环境污染,通过试验,推荐下列配方和工艺条件。
1 2 3
H3PO4(%) 40-50 20-30
H2SO4(%) 15-20 20-30
HNO3(%) 10-15
高氯酸(%)8-10
冰醋酸(%)余量
H2O 余量余量
添加剂适量糊精适量甘油A添加剂少量
t(℃) 60-70 65-70 常温
Da(A/dm2) 20-30 15-30 10-30
T(min) 3-5 3-8 3-5
环保型电抛光液配方1、2不用铬酐,磷酸用量少,这种配方减少了污染排放。
配方3完全不用磷酸和铬酐,解决了废水排放的环境问题,是一种全新型的无污染的环保型电化学抛光剂,其工艺流程如工艺如工艺条件与原有的基本相同,抛光效果也基本相同,保证了抛光质量。
金属管件内表面的电化学抛光
珠海市格力特科技金属管件内表面的电化学抛光1引言金属管件用途极为广泛,一般希望电化学内表面比较光滑。
对于一些特殊用途的管件,则对管件内表面的表面粗糙提出了更高的要求。
这时,就需要对管件内表面进行抛光。
而传统的机械抛光方法生产效率低,劳动强度大,往往不能胜任对管件内表面的抛光,特别是对细长管件,用机械抛光的方法往往无法达到要求。
金属管件内表面的抛光可以采用电化学抛光的方法,电化学抛光的速度不受金属本身硬度和韧性的影响,生产效率较高,电解液可以循环使用,加工费用大大低于机械抛光。
与传统的机械抛光相比具有明显的优势。
2电化学抛光原理和工具阴极的结构电化学抛光的原理与电解加工一样,是利用金属在电解液中会发生阳极溶解的原理对工件进行抛光的。
不同的是电化学抛光时采用的电压和电流值要比电解加工时的小,工具阴极和工件阳极之间的距离要比电解加工时的大,一般的管件电化学抛光时可用酸性溶液,如硫酸、磷酸、铬酐等组成的复合溶液,也可以采用中性溶液,如氯化钠溶液。
由于酸性溶液价格高,对设备腐蚀大,在实际生产中通常使用中性溶液。
采用中性溶液时管件内表面电化学抛光所使用的阴极有很多种,较典型的是移动式管件内表面电化学抛光阴极。
图1是这种阴极的结构示意图。
电化学抛光时将待抛光的管件(阳极)接直流电源的正极,工具阴极接直流电源的负极;用泵打出的电解液经过阴极体2中的孔和前引导4的整流腔进入抛光区,使正、负极之间通以流动的电解液;抛光之后,电解液经过后引导1上的槽和回水管再流回电解池。
对于长管件可用卧式电化学抛光机床,或将车床改造作为电化学抛光机床。
工具阴极的移动可以由机床的进给系统实现。
工具阴极的材料科采用铜或钢。
工具阴极与阳极管件之间的距离一般为0.5~1.5㎜。
3电解液的选择和工艺参数的确定不同材料的管件应采用不同的电解液和工艺参数,经过多次工艺试验我们刷选出了针对几种不同材料的较为理想的抛光电解液。
对于不同的抛光要求,可分别采用酸性抛光电解液或中性抛光电解液。
电化学抛光内容
3.清水(不可用污水或自然水)冲洗,冲净工件表面酸洗液。
4. 加热电解液至60-70度(不锈钢),70~80度(不锈铁),把铅板或不锈钢板挂在阴极,需电解抛光的工件用适宜的挂具固定在阳极且保持工件与阴极相对,然后调整电压在3~12伏左右,抛光0.5~5分钟取出工件,完成电解抛光工艺。电解抛光液初次使用宜选用较大的电压和电流.以使溶液达到最佳状态.至电解液出现微绿色,表明已有一定量的镍、铬离子溶入电解液中,抛光效果为佳.
电化学抛光
抛光液组成:含铬酸的不锈钢电解抛光液(配方一般是磷酸+硫酸+铬酸+甘油或明胶)
电化学抛光也称电解抛光。
1.定义:电解抛光是以被抛工件为阳极,不溶性金属为阴极,两极同时浸入到电解槽中,通以直流电而产生有选择性的阳极溶解,从而达到工件表面光亮度增大的效果。
(6)阴阳极材料 阴阳极棒应用铜棒或铜管,铜管长是电解槽长加20厘米,阴极板应用铅板,铅板固定在阴极棒上,铅板长为槽高加10厘米,铅板宽根据槽长而定,一般为10厘米,20厘米规格。
回收利用:抛光液回收和重复利用的方法,包括下列步骤:将已使用过的抛光液经过滤膜过滤后收集滤液;将滤液过阳离子交换树脂后,收集流出液;将获得的流出液再过阴离子交换树脂,收集流出液;将获得的流出液作为原料用于配制新的化学机械抛光液,或者将获得的流出液浓缩后作为原料用于配制新的化学机械抛光
电化学抛光:其优点是镜面光泽保持长,
工艺稳定,污染少,成本低,防腐性好。其缺点是防污染性高,加工设备一次性投资大,复杂件要工装、辅助电极,大量生产还需要降温设施。适合批量生产,主要应用于高档产品,出口产品,有公差产品,其加工工艺稳定,操作简单。由于不锈钢的电阻率高、导热性差,因此与低碳钢相比,可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间。不锈钢有较高的高温强度,必须采用较高的电极压力,以防止产生缩孔、裂纹等缺陷。不锈钢的热敏感性强,通常采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却,并且要准确地控制加热时间和焊接电流,以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。
电化学抛光技术及其在金属合金表面抛光中的运用
电化学抛光技术及其在金属合金中表面抛光的运用电化学抛光技术及其在金属合金中表面抛光的运用摘要:本文通过查阅和总结电化学抛光技术的相关文献,介绍了电化学抛光技术的原理,阐述电化学的复合抛光技术和其在主要金属及其合金上的表面抛光处理的运用,并展望了电化学抛光的展望。
关键词:电化学抛光;复合抛光;金属;表面抛光Electrochemical polishing technology and its application in the surface polishing of metal alloysAbstract:Through reading and summarizing electrochemical polishing technology related literatures, this paper introduces the principle of electrochemical polishing technology, expounds the electrochemical combination polishing technology and its application in surface polishing of main metals and their alloys, and also expresses the prospect of electrochemical polishing.Key words:electrochemical polishing technology;combination polishing;metal alloy;surface polishing引言在生产中,我们经常需要对于一些材料进行表面加工,从传统的金属冶炼业的金属抛光到现代的硅芯片的表面封装,这些都离不开电化学技术。
而其中的金属表面抛光常用的技术就是电化学抛光。
电化学抛光是指在一定电解液中金属工件的阳极溶解,从而使其表面粗糙度下降、光亮度提高,并产生一定金属光泽的表面光整技术[1]。
金属表面的电化学抛光
随着工业的要求和技术的不断发展,电化 学抛光以其特有的优点逐渐广泛应用于金属精 加工、金相样品制备及那些需要控制表面质量 与光洁度的领域,同时在化工、轻工、机械制 造、强激光系统、食品加工设备、装饰行业、 生物医学等领域也获得应用。尤其在航空航天 领域,它是保证产品质量的一个重要环节。涉 及电解抛光的材料有铁锰合金、纯金属、碳钢、 合金钢、有色金属及其合金、贵金属等几乎所 有的金属材料。目前电化学抛光不锈钢、铜、 铝及其合金在工业生产中已成功应用。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
如右图,通过铝的极化曲线图来说明 铝的电化学抛光:AB段电流密度随阳极电 位升高而增大,是正常的阳极溶解过程, 即Al→Al3++3e,这时铝阳极表面呈通常的 浸湿外观。到 B 点后,电位继续升高时, 电流密度反而下降, B 点表示金属阳极的 溶解速度与溶解产物向向电解液内部的 扩散速度相等。B点之后由于金属溶解速度大于腐蚀产物扩散速 度,使得阳极溶解产物开始在表面积累而出现粘膜层,此时阳极 电阻增大,实际电流密度下降。一直到C点,阳极表面附近液层 中溶解的金属盐达到饱和状态,粘膜层增长到一个确定不变得厚 度,这时阳极的反应速度完全受扩散速度步骤控制,所以电流密 度与电位无关延续到D点,电位到D点后电极上有新的反应发生, 如OH—析氧等,此后电流密度又随电位升高而迅速增加。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
一般来讲 , 对于铝的电化 学抛光是在铝的维钝与钝 化膜破裂的区域进行效果 最为理想。右图为铝在复 配溶液中的阳极极化曲线, 复配溶液成分为氢氧化钠、 碳酸钠、磷酸三钠、草酸 铵、酒石酸钠。从图可 见选择维钝电流密度 44A/dm2 “ 进 行 抛 光 可 达 到较好的抛光效果。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光又称为电解抛光,是一种在特殊条件 下的电化学腐蚀,它是通过控制金属表面选择性的溶 解,使金属表面微观突出部位较其凹洼部位优先溶解, 而达到表面平整和光亮的目的。以铝电解抛光为例: 铝材做为阳极浸入到配置好的电解质溶液中,以耐腐 蚀且导电性良好的材料做为阴极,根据电化学尖端放 电原理,通电后的铝材表面微小突出部位优先溶解, 与此同时溶解产物与表面的电解液形成高电阻的粘稠 性液膜层,微小突出部位的液膜层较薄,其电阻较小, 从而继续保持优先溶解。同时表面凹洼部位的液膜层 厚,电阻大,凹洼部位的溶解速度相对缓慢,经过短 时间电解处理后,突出部位被溶解整平至凹洼部位的 位置,铝材表面粗糙度降低达到平滑光亮。
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+)+ ne②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 H2O③气态氧的析出:4OH- =O2 +2H2O +4e④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F①AB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。
电化学抛光简介PPT课件
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电化学抛光工艺及特点
1设备及工艺流程[2]
设备有: 电解槽、清洗槽、阳极架辅助阴极( 铅
板、石墨板) 、直流电源等。
工艺流程: 装料 除油
清洗 除锈
清洗 抛光 清洗
钝化 清洗
晾干 卸料
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电化学抛光工艺及特点
2.电化学抛光作为一种金属表面处理方法, 它具有以下优点[3] :
( 1) 不受材料硬度和韧性的限制, 几乎所有的模具材料都可进行电解抛光; ( 2) 电化学抛光可对模具表面起整平作用; ( 3) 可抛光各种较复杂的型腔; ( 4) 经电化学抛光后的表面无任何条纹; ( 5) 抛光速度快慢可方便调节电化学抛光速度与电流大小成正比。电流大, 阳极( 工件) 溶
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电化学抛光工艺及特点
3.电化学抛光在处理金属表面时, 还有一些不足存在[4] (1) 所得表面质量取决于被加工金属的组织均 匀性和纯度, 金属结构的缺陷被突出地显露出来。 对表面有序化组织敏感性较大; (2) 较难保持零件尺寸和几何形状的精确度; (3) 表面必须预加工到比较高的粗糙度. 很难 在粗加工或砂型铸造零件上获得高的抛光质量。
[ 电化学抛光简介 ]
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主要内容
电化学抛光原理 1
电化学抛光工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ及特点 2
影响电化学抛光的因素 3
电化学抛光的问题与展望 43
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电化学原理
电化学抛光是金属阳极溶解的独特电解过程,它受众多可变因素的影响。根据阳极金属 的性质、电解液组成、浓度及工艺条件的不同, 在阳极表面上
• 可能发生下列一种或几种反应[1] :
( 1) 金属氧转化成金属离子溶人到电解液中
电化学抛光的应用及原理
电化学抛光的应用及原理1. 引言电化学抛光是一种通过电化学方法去除材料表面的氧化层、腐蚀产物或其他污染物的技术。
它被广泛应用于材料的表面处理、制造业、电子工业等领域。
本文将介绍电化学抛光的应用及原理。
2. 应用领域2.1 表面处理• 2.1.1 金属表面处理–去除金属表面的氧化层、腐蚀产品等,提高金属的表面质量和光洁度。
–改善金属表面的粗糙度,增加金属材料的表面亲水性。
–增强金属表面的耐腐蚀性能,延长金属材料的使用寿命。
• 2.1.2 电镀前处理–清洗金属表面,去除油污、尘埃等杂质,提高电镀效果。
–增加电镀层与基材的附着力,提高电镀层的耐腐蚀性。
–减少电镀过程中的气泡、缺陷等问题。
• 2.1.3 陶瓷、玻璃表面处理–增加陶瓷、玻璃表面的光洁度和亲水性。
–修复陶瓷、玻璃表面的缺陷、气孔等问题。
–改善陶瓷、玻璃表面的抗腐蚀性能。
2.2 制造业• 2.2.1 光纤制造–清洗光纤表面,去除杂质、污染物等,提高光纤传输效果。
–修复光纤表面的缺陷,增强光纤的强度和耐用性。
• 2.2.2 超硬材料制造–改善超硬材料的表面粗糙度,提高其力学性能。
–修复超硬材料的表面缺陷,增加其使用寿命。
• 2.2.3 3D打印前处理–清洗3D打印制品的表面,去除支撑材料、残渣等。
–增加3D打印制品与外观涂层的附着力。
–提高打印制品的光洁度和亮度。
2.3 电子工业• 2.3.1 半导体制造–修复半导体表面的缺陷,提高器件质量和可靠性。
–去除半导体表面的污染物,减少漏电流、噪声等问题。
–改善半导体表面的光洁度和平坦度,提高器件效率。
• 2.3.2 光电子器件制造–清洗光电子器件表面,去除杂质、粒子等,提高性能。
–修复器件表面的缺陷,增强器件的稳定性和可靠性。
3. 抛光原理电化学抛光是利用电解质中的离子在材料表面产生氧化还原反应,从而腐蚀、溶解或转化材料表面的一种方法。
其原理如下:1.在电化学抛光过程中,材料表面的阳极区域发生氧化反应,产生离子并溶解到电解质中。
电化学抛光的原理及应用
电化学抛光的原理及应用1. 什么是电化学抛光?电化学抛光是一种利用电解作用去除金属表面杂质并提高表面光洁度的方法。
它是一种非机械性抛光方法,采用电解液作为介质,在电解液中施加电压,并通过物质的电化学反应去除表面杂质,从而实现抛光的效果。
2. 电化学抛光的原理电化学抛光原理基于金属和电解液之间的电化学反应。
具体而言,通过在金属表面施加电压,金属表面会发生氧化反应或还原反应,从而使金属表面的杂质被去除。
2.1 氧化反应在电化学抛光中,常常使用阳极氧化反应作为去除金属表面氧化物的方法。
当金属表面被氧化时,金属离子会被还原,生成金属氧化物。
然后,通过在电解液中施加适当的电压,使产生的金属离子重新转化为金属,并随着电解液离开金属表面。
2.2 还原反应在某些情况下,需要进行还原反应来去除金属表面的杂质。
还原反应包括溶解、析出和电化学还原等步骤。
通过在电解液中施加适当的电压,金属表面的杂质被还原为离子状态并溶解在电解液中。
3. 电化学抛光的应用3.1 金属表面处理电化学抛光在金属表面处理中被广泛应用。
它可以去除金属表面的氧化层、锈蚀、污染物等杂质,提高金属表面的光洁度和平整度。
这在制造业中特别重要,因为金属表面的光洁度和平整度对于零件的质量和性能有着关键的影响。
3.2 半导体制造在半导体制造过程中,电化学抛光被用于去除硅片表面的杂质和缺陷。
它可以改善硅片的平整度,并减少硅片上的缺陷数量,从而提高半导体器件的性能和可靠性。
3.3 光纤制造电化学抛光也被广泛应用于光纤制造过程中。
在光纤的制备过程中,金属杆或玻璃杆经过抛光处理,以提高其表面的平整度和光洁度。
电化学抛光是一种非接触性抛光方法,可以避免传统机械抛光中可能引入的机械应力和磨损。
3.4 其他应用领域除了上述应用领域,电化学抛光还被广泛应用于金属件的修复、电子设备的维修、珠宝加工等领域。
它可以改善材料表面的质量和外观,提高产品的价值和市场竞争力。
4. 电化学抛光的优势•非接触性:电化学抛光是一种非机械性抛光方法,避免了机械抛光可能引入的机械应力和磨损。
常见几种金属的电化学抛光
常见几种金属的电化学抛光
王文忠
【期刊名称】《电镀与环保》
【年(卷),期】2013(33)6
【摘要】0 前言电化学抛光(简称电抛光)是金属工件表面进行精整加工的重要方法之一.它是以工件作为电解槽的阳极,用耐电解液腐蚀的金属材料铅或不锈钢作阴极,在直流电作用下,使工件表面粗糙度降低并产生光泽外观的一种特殊的阳极过程.电抛光可以作为金属镀前的准备工序,也可作为对金属件独立加工的工艺.例如:模具型腔电抛光后可以增加硬度,降低粗糙度,减小摩擦因数;电子高频器件电抛光后可以降低高频损耗.对于难以用机械抛光达到要求及形状复杂的金属制品,电抛光更是显得重要.目前电抛光还存在着成本高、使用寿命短,以及对不同的金属很难找到一个通用的电抛光溶液等不足,这在很大程度上制约了其应用的广泛性.分类号:TG175
【总页数】3页(P52-54)
【作者】王文忠
【作者单位】洛阳立微电子公司,河南洛阳471003
【正文语种】中文
【中图分类】TG175
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金属表面的电化学抛光全解共20页文档
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金属表面的电化学抛光全解
16、人民应该为法律而战斗,就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ,并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ,而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令,就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律,其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1(c)为活化-不完全钝化(抛光)-过钝化的变 化过程,该过程中的变化与上述图1-1(b)中的变化类似, AB为活化区,BD(有的是C’D’过程)称不完全钝化区, 随后DE又进入超钝化区。在不完全钝化区内,电流密度和 阳极溶解速度变化很小,但阳极溶解还在进行,且阳极溶 解后的表面往往是平滑有光泽的,所以将不完全钝化区称 为抛光区。铝在硫酸中的极化曲线属于此类。
图(1)
三、铝的电化学抛光
铝在酸性溶液中的抛光由氧化膜的形成和氧化膜的 溶解两个过程交替进行的机理说明,可以用以下表达:
14Al+10HNO3→7Al2O3+4N2+2NO2+5H2O Al2O3+6H3PO4→2Al(H2PO4)3+3H2O 铝在碱性化学抛光是利用铝及铝合金在碱性溶液中的选 择性自溶解作用来整平和抛光铝的表面,改善其表面粗 糙度的化学方法,其抛光过程: 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2↑ Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2O 电化学抛光是以被抛光的铝材料为阳极,以不溶性 金属做为阴极,在电解抛光液中利用直流电进行电解的 过程。其原理与化学抛光原理相似。电化学抛光是借助 电流的作用,使铝凹凸部分发生不同程度溶解,最终使 铝材表面光滑又光亮。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
如右图,通过铝的极化曲线图来说明 铝的电化学抛光:AB段电流密度随阳极电 位升高而增大,是正常的阳极溶解过程, 即Al→Al3++3e,这时铝阳极表面呈通常的 浸湿外观。到B点后,电位继续升高时, 电流密度反而下降,B点表示金属阳极的 溶解速度与溶解产物向向电解液内部的 扩散速度相等。B点之后由于金属溶解速度大于腐蚀产物扩散速 度,使得阳极溶解产物开始在表面积累而出现粘膜层,此时阳极 电阻增大,实际电流密度下降。一直到C点,阳极表面附近液层 中溶解的金属盐达到饱和状态,粘膜层增长到一个确定不变得厚 度,这时阳极的反应速度完全受扩散速度步骤控制,所以电流密 度与电位无关延续到D点,电位到D点后电极上有新的反应发生, 如OH—析氧等,此后电流密度又随电位升高而迅速增加。
一、电极的极化现象
当有外电流流过电极界面时,电极/电解 质溶液界面的电极电位就会发生改变,产生极 化现象,而电极电位的改变是由于电极界面电 荷密度的分布发生改变,进而导致电极界面相 间电位差发生改变的结果。电子的流入将使阴 极反应方向电极反应速度加快,发生了阴极方 向的电极极化。电子的流出将使阳极反应方向 反应速度加快,发生阳极方向的电极极化。
三、铝的电化学抛光
铝在化学抛光时,表面所形成的光滑多孔的薄膜层,是由于 凸突部位的溶解(腐蚀)速度快,而低凹部位的溶解(腐蚀)速 度小,形成局部阳极,发生部分钝化作用,溶解速度慢所致。 Fischer和和Koch等科学家研究了高纯铝的抛光过程,并根据抛 光过程中铝的溶解速度、逸出气体量及腐蚀电流密度等实验数据, 得出铝在化学抛光中发生的化学反应是由于形成(-)Al/酸(或 碱)/氧化还原体系/惰性金属(+)构成局部电池发生氧化-还原 反应的结果。化学抛光机理模型如下图(1)
四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1(a)为处于活化状态的极化曲线,如图示 电流密度随阳极金属溶解作用均随阳极电位的提高而 增大,阳极金属表面一直处于电化学阳极溶解状态 (又称活化状态)。铁在盐酸中的电化学阳极极化曲 线就属于这一类型。
四、电化学抛光的阳极极化曲线
图1-1(b)为活化-钝化-过钝化的变化过程,AB段与图1-1(a) 一样为阳极活化溶解。过了B点后,随阳极电位的增大,阳极电 流会突然下降,金属溶解速度也剧减,这一现象称为钝化现象, 对应于图中BC段称为过渡钝化区,CD段称为稳定钝化区。B点 电位叫做临界钝化电位,相应的电流密度叫做临界电流密度。D 点之后,随阳极电位的升高,阳极电流又继续增大。这是因为 阳极发生过钝化现象,即钝化膜溶解或脱落,同时阳极溶解速 度也继续增大。钢在硝酸钠溶液中的阳极极化曲线属于此类。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光是近年来最好的基本表面处理方法之 一。对于复杂的工件来说,是一种很好的有效的方法。 1834年,法拉第发现了金属阳极溶解基本定律,为电 化学抛光奠定了理论基础。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光作为高级精饰 处理方法,能去除表面较轻微 的磨具痕和擦划伤条纹,去除 机械抛光中可能形成的摩擦条 纹、热变形层、氧化膜层等, 使粗糙的表面趋于光滑而获得 近似镜面光亮的表面,提高了 铝制品的装饰效果(如反射性 能、光亮度等),并可以赋予 更高的商业价值,极大地满足 消费市场对具有光亮表面的铝 制品要求。因此,对于需要表 面平整、均匀又光亮等特殊外 观要求的阳极氧化膜,需要预 先进行电化学抛光。
金属表面的电化学抛光全解
一、电极的极化现象
但当有外电流流入电极/电解质溶液界面 时,电解界面的平衡状态被打破,电极电位也 随之偏离平衡电极电位。动力学研究中,将这 种当有外电流通过电极/电解质溶液界面时, 电极电位随电流密度改变所发生的偏离平衡电 极电位的现象,称为电极的极化。极化的本质: 是电子迁移速度比电极反应过程中的其他步骤 更快的结果。
二、金属的电化学抛光
电化学抛光又称为电解抛光,是一种在特殊条件 下的电化学腐蚀,它是通过控制金属表面选择性的溶 解,使金属表面微观突出部位较其凹洼部位优先溶解, 而达到表面平整和光亮的目的。以铝电解抛光为例: 铝材做为阳极浸入到配置好的电解质溶液中,以耐腐 蚀且导电性良好的材料做为阴极,根据电化学尖端放 电原理,通电后的铝材表面微小突出部位优先溶解, 与此同时溶解产物与表面的电解液形成高电阻的粘稠 性液膜层,微小突出部位的液膜层较薄,其电阻较小, 从而继续保持优先溶解。同时表面凹洼部位的液膜层 厚,电阻大,凹洼部位的溶解速度相对缓慢,经过短 时间电解处理后,突出部位被溶解整平至凹洼部位的 位置,铝材表面粗糙度降低达到平滑光亮。