1. 不銹鋼工件在電化學(xué)拋光前必須徹底除油,并用去污粉擦洗,以免油污污染拋光槽液。
2. 在使用過程中需要經(jīng)常測量電化學(xué)拋光液的相對密度。如果相對密度小于配方規(guī)定值,表明電化學(xué)拋光液含水過多,可用蒸發(fā)法將溶液加熱至80℃以上,將多余水分除去,體積不足部分可按配方比例補(bǔ)充磷酸和硫酸。在工件進(jìn)入電化學(xué)拋光槽前,最好將工件上所附著的水分瀝干或吹干。如果相對密度太高,超過配方規(guī)定值,表示水分過少,要適當(dāng)補(bǔ)充少量水,使相對密度降至規(guī)定值。有條件的最好按周期化驗(yàn)分析溶液,根據(jù)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
3. 溶液的老化
由于拋光過程中不銹鋼表面的溶解,溶液中的鐵、鎳、鉻含量將逐漸升高,此時(shí)溶液逐漸失去拋光能力。無論如何增高溫度,開大電流,均無助于恢復(fù)拋光能力。分析溶液,如鐵含量超過60g/L,三價(jià)鉻含量超過25g/L,說明溶液已經(jīng)老化,在高濃度磷酸的存在下,鐵、鉻(三價(jià))均呈酸式磷酸二氫鐵[Fe(H2PO4)3]或磷酸二氫鉻[Cr(H2PO4)3]形式存在,不易沉淀,只有當(dāng)形成磷酸鐵(FePO4)或磷酸鉻(CrPO4)時(shí)才會(huì)沉淀于槽底。磷酸濃度較低的溶液具有自凈化能力。對于拋光溶液再生,恢復(fù)拋光能力,有兩種方法可供選擇。一個(gè)方法是適當(dāng)用水稀釋溶液,降低酸度,鐵、鉻、鎳等雜質(zhì)可局部呈磷酸鹽沉淀,除去槽底沉淀,然后再加熱蒸發(fā)除去水分,恢復(fù)原有的相對密度,此法操作起來較繁瑣,需要消耗較大的能源和時(shí)間。另一方法是更換部分溶液,最好保留20%的舊溶液,補(bǔ)充80%的新溶液。可以少通電或不通電處理,很快即可實(shí)現(xiàn)正常拋光。
4. 清理陰極鉛板
在拋光過程中陰極鉛板表面會(huì)沉積出一層厚厚的鐵、鎳等雜質(zhì),影響陰極表面導(dǎo)電,導(dǎo)致電流下降,使拋光表面的陽極電流密度也上不去,嚴(yán)重影響拋光質(zhì)量。因此,要及時(shí)將陰極板上的沉積物除去,有時(shí)形成硬質(zhì)厚膜,要強(qiáng)力敲打才能除下,最后沖洗干凈,以保持整個(gè)電路通暢。
5. 陰極與陽極面積比
陰極面積控制在陽極面積的1/2~1/3.5.在此情況下,可以防止三價(jià)鉻的增長,過多的三價(jià)鉻在陽極表面被氧化成六價(jià)鉻。三價(jià)鉻含量過多,易使拋光液老化。
6. 陰陽極之間的極距
陰極與陽極之間的距離過大、電阻增大,電能消耗增大,溶液容易升溫,影響拋光質(zhì)量。距離過小,易造成短路打火,燒黑制品。陰極與陽極之間的距離以100~300mm為宜。
7. 象形陰極
對拋光一些復(fù)雜的大型工件,可制作象形陰極,以保持陽極電流分布均勻,特別是對內(nèi)腔工件,有適當(dāng)?shù)南笮侮帢O安置在內(nèi)腔中,才能使內(nèi)腔各部位拋光一致。
8. 進(jìn)出槽要切斷電源
在電化學(xué)拋光時(shí),由于電流密度較高,給電流較大,因此,工件在進(jìn)出拋光槽時(shí),要先切斷電源,不可帶電掛或摘夾具,以防止產(chǎn)生電火花,引起電解產(chǎn)生,并會(huì)使聚集在槽面上的氫氣和氧氣混合氣發(fā)生爆炸。
9. 控制槽液溫度
由于強(qiáng)大的電流通過槽液,會(huì)使槽液升溫,在連續(xù)操作中要采取冷卻措施,使用冷凍機(jī)冷卻不斷升溫的槽液。拋光液的溫應(yīng)適度維持在規(guī)定的工藝范圍內(nèi),使不銹鋼表面拋光整平速率維持正常,以便有效降低電解液的黏度,減少陽極黏膜的厚度,加速陽極溶解產(chǎn)物的擴(kuò)散,使溶液對流加快,有利于陽極上滯留氣泡脫附,避免產(chǎn)生斑點(diǎn)、麻點(diǎn)。溫度過高,會(huì)導(dǎo)致溶液過熱,加速六價(jià)鉻向三價(jià)鉻的轉(zhuǎn)變(Cr6++3e→Cr3+),易產(chǎn)生表面腐蝕。溫度過低,使溶液黏度增大,陽極表面黏膜增厚,不利于陽極溶解物的擴(kuò)散,使拋光整平效果明顯降低。
10. 控制合適的陽極電流密度
不銹鋼零件電化學(xué)拋光時(shí),陽極電流密度與金屬的溶解幾乎呈正比。只有選擇好陽極電流密度,并控制在一定的陽極電位區(qū)間,才能獲得良好的電化學(xué)拋光質(zhì)量,陽極電流密度的最佳值,要根據(jù)不同的電解液配方,通過實(shí)際拋光,觀察拋光所得最佳值確定。在合適的陽極電流密度下,根據(jù)黏膜理論,微觀表面凸出部位優(yōu)先溶解,有利于整平精飾表面。陽極電流密度過小,零件表面發(fā)生一般的陽極溶解,起不到拋光效果。陽極電流密度過大,黏膜被擊穿,氧氣猛烈析出呈氣流狀,表面過熱,導(dǎo)致電拋光液擴(kuò)散加劇,黏膜被破壞,不復(fù)存在,發(fā)生電化學(xué)腐蝕。所以在電拋光過程中必須控制陽極電流密度在最佳值,也就是在確定的工藝范圍內(nèi)。
11. 陽極移動(dòng)
陽極移動(dòng)使陽極溶解產(chǎn)物加快擴(kuò)散出去,起到攪拌作用,有效地排除陽極表面滯留的氣泡,避免產(chǎn)生的氣流生成條紋,防止局部過熱造成表面過腐蝕。陽極移動(dòng)有助于提高陽極電流密度,提高不銹鋼零件的電化學(xué)拋光表面質(zhì)量。
12. 氯離子的危害
在電化學(xué)拋光液中不允許有活性氯離子存在,氯離子能破壞電化學(xué)拋光中表面形成的保護(hù)性黏膜,使不銹鋼表面形成過腐蝕性的麻點(diǎn)。氯離子可在陽極高電流密度上氧化成氯氣逸出而除去。氯離子的來源可能是用鹽酸酸洗后未洗凈而帶入槽液,或原料中的不純物氯離子引入。
13. 六價(jià)鉻和三價(jià)鉻的最佳配比
在電化學(xué)拋光液中六價(jià)鉻有氧化性,對不銹鋼表面起鈍化保護(hù)作用,三價(jià)鉻對維護(hù)電拋光有作用。新配成的電拋光液如果沒有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生三價(jià)鉻,還不能獲得良好的拋光表面。只有當(dāng)電解到溶液中有一定量的三價(jià)鉻存在時(shí),才能出現(xiàn)理想的拋光表面。如果配方中加有鉻酐,即六價(jià)鉻,通過電解反應(yīng),在陰極上產(chǎn)生氫氣還原部分六價(jià)鉻成為三價(jià)鉻;如果配方中沒有鉻酐,則三價(jià)鉻要靠陽極溶解不銹鋼所含的鉻而得。這就是為什么新配的電解拋光液要充分電解后才能進(jìn)行正常的拋光工作。在含有鉻酐的溶液中,加入明膠或甘油,它們能和鉻酐起強(qiáng)烈的還原反應(yīng),部分六價(jià)鉻轉(zhuǎn)變?yōu)槿齼r(jià)鉻(Cr3+)。六價(jià)鉻是黃色的,三價(jià)鉻是綠色的。它們在電解液中使溶液呈黃綠色。這就是為什么通電處理后才可電解拋光。最佳的拋光質(zhì)量是在電解過程的中間階段。在生產(chǎn)過程中電解拋光液要保持黃綠色。此時(shí),根據(jù)化學(xué)分析數(shù)據(jù),六價(jià)鉻與三價(jià)鉻的配比是:含Cr6+30%,含Cr3+70%.為了維持該配比,可觀察電解液的顏色,如果顏色呈黃色為主,表明電解液含Cr6+偏高,可加入適量的明膠或甘油,使其部分六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,或通過大陰極小陽極電解產(chǎn)生三價(jià)鉻。如果顏色呈深綠色,表明電解液含Cr3+高了,按比例適量加入用水溶解好的鉻酐溶液,或通過大陽極小陰極電解拋光液,使三價(jià)鉻部分轉(zhuǎn)變成六價(jià)鉻。同時(shí)可改善溶液的拋光質(zhì)量。
14. 金屬拋除量
如果電解拋光時(shí)陽極電流密度為20A/d㎡,時(shí)間為4min時(shí),用工具金相顯微鏡觀測,不銹鋼零件的螺紋內(nèi)徑的金屬拋除量為每分鐘約0.001mm,螺紋外徑的金屬拋除量為0.002mm,齒形基本無變化,僅齒的頂部略有拋鈍。陽極電流密度增加,其金屬拋除量呈比例增大。對于精密尺寸的不銹鋼零件的尺寸應(yīng)考慮電化學(xué)拋光后的金屬拋除量(損耗)。
15. 電焊或熱處理后零件的電化學(xué)拋光
凡電焊或熱處理后的零件在電化學(xué)拋光時(shí)按兩次進(jìn)行,第一次進(jìn)槽拋光3~5min后取出,將已疏松了的焊渣和熱處理氧化皮用金屬絲刷將它刷掉,或用小錘敲掉,再第二次進(jìn)槽再拋光3~5min,可獲得較好的效果。
16. 中和工序
經(jīng)過電化學(xué)拋光后的零件,如果不再進(jìn)行后續(xù)加工,如電鍍、著色等其他工序,要進(jìn)行鈍化和中和。中和的作用是充分地消除在電化學(xué)拋光和鈍化后表面所吸附的酸性物質(zhì)。中和一般是在碳酸鈉20~30g/L的溶液中進(jìn)行的。路云鶴認(rèn)為,經(jīng)過電化學(xué)拋光后的零件表面有一層均勻的鈍化膜,可不需要再進(jìn)行鈍化處理。不銹鋼零件電化學(xué)拋光后,經(jīng)過40℃的溫水清洗,再冷水清洗,中和并清洗后用壓縮空氣吹干,才可以有效地避免殘留酸液腐蝕拋光表面。