在在線亞洲日產一區二區:不銹鋼電解拋光時,不銹鋼在陽極上,當電流通過電解液時,金屬表面微觀凸起部分首先被溶解,從而產生表面被拋光的效果。
1. 不(bu)銹鋼的陽極極化曲線
不(bu)銹鋼電解拋光時測得(de)陽極電位(wei)-電流強(qiang)度(du)極化(hua)(hua)(hua)(hua)曲線,如圖(tu)11-9.圖(tu)11-9中有3個(ge)不(bu)同的(de)(de)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學行(xing)為(wei)區(qu)(qu)域(yu):活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)區(qu)(qu)(A)、鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)區(qu)(qu)(P)和(he)(he)過鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)區(qu)(qu)(T).影響陽極極化(hua)(hua)(hua)(hua)曲線和(he)(he)陰極極化(hua)(hua)(hua)(hua)曲線相對(dui)位(wei)置的(de)(de)主(zhu)要因素(su)有兩(liang)方面,一(yi)方面是(shi)鋼與合(he)金(jin)的(de)(de)成(cheng)分,另(ling)一(yi)方面是(shi)介(jie)質的(de)(de)種類。我們把存在活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)-鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)轉變的(de)(de)金(jin)屬和(he)(he)合(he)金(jin)的(de)(de)極化(hua)(hua)(hua)(hua)曲線圖(tu)上的(de)(de)陽極和(he)(he)陰極極化(hua)(hua)(hua)(hua)曲線的(de)(de)四種相對(dui)位(wei)置,用圖(tu)11-9中的(de)(de)A、B、C、D、E和(he)(he)F來表示,以此來討論(lun)該金(jin)屬和(he)(he)合(he)金(jin)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)穩定性。
由圖11-9可(ke)看出在不同條(tiao)件下,電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)四(si)種(zhong)(zhong)狀態(tai)(tai)(tai)。第一(yi)種(zhong)(zhong)情況(kuang)εm和ε陰(yin)僅(jin)有(you)一(yi)個(ge)(ge)交(jiao)點(dian)(dian)A,即僅(jin)有(you)一(yi)個(ge)(ge)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)態(tai)(tai)(tai)εA,不超過(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)位εp,此(ci)(ci)時金屬(shu)(shu)處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai),腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)流強(qiang)度(du)(du)較(jiao)(jiao)大,因(yin)此(ci)(ci)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)較(jiao)(jiao)大。如(ru)鐵(tie)在稀硫(liu)酸(suan)(suan)中(zhong)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)就是(shi)一(yi)個(ge)(ge)典型(xing)的(de)例(li)子。第二種(zhong)(zhong)情況(kuang)是(shi)ε陽和ε陰(yin)有(you)三(san)個(ge)(ge)交(jiao)點(dian)(dian)B、C、D,而C點(dian)(dian)是(shi)不穩(wen)定(ding)(ding)(ding)的(de),B點(dian)(dian)和D點(dian)(dian)的(de)狀態(tai)(tai)(tai)是(shi)相(xiang)對穩(wen)定(ding)(ding)(ding)的(de),即金屬(shu)(shu)可(ke)以(yi)處(chu)(chu)在鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)也(ye)可(ke)以(yi)處(chu)(chu)在活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai),這種(zhong)(zhong)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)可(ke)以(yi)因(yin)為(wei)其(qi)他(ta)偶然因(yin)素而被(bei)破壞,而使金屬(shu)(shu)或(huo)合金處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)。如(ru)18-8不銹鋼(gang)(gang)(gang)在含氧化(hua)(hua)(hua)劑的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)介質中(zhong)即屬(shu)(shu)于(yu)(yu)(yu)此(ci)(ci)種(zhong)(zhong)狀態(tai)(tai)(tai)。第三(san)種(zhong)(zhong)情況(kuang)ε陽和ε陰(yin)交(jiao)于(yu)(yu)(yu)E點(dian)(dian),只有(you)一(yi)個(ge)(ge)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)電(dian)(dian)位,這種(zhong)(zhong)情況(kuang)說(shuo)明金屬(shu)(shu)只有(you)處(chu)(chu)在鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai)才是(shi)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)的(de),它能夠自動鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua),具有(you)很小的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)。如(ru)不銹鋼(gang)(gang)(gang)在硝酸(suan)(suan)中(zhong)就是(shi)這樣。第四(si)種(zhong)(zhong)情況(kuang)ε和ε陰(yin)交(jiao)于(yu)(yu)(yu)F點(dian)(dian),處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)過(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)區(qu),εF超過(guo)了過(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)電(dian)(dian)位εT,金屬(shu)(shu)處(chu)(chu)于(yu)(yu)(yu)過(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)狀態(tai)(tai)(tai),有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)(du)。如(ru)鉻不銹鋼(gang)(gang)(gang)在濃硝酸(suan)(suan)中(zhong)就會產生過(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)。
從上述分(fen)析可以得出,不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)只(zhi)(zhi)有在(zai)第三種狀態(即處于鈍化狀態)下才是耐(nai)腐蝕的(de),它有最小的(de)腐蝕電(dian)流(liu),腐蝕速(su)度很(hen)小。其他三種狀態下不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是不耐(nai)蝕的(de)。由此可見(jian)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)“不銹(xiu)(xiu)性”是相對的(de),只(zhi)(zhi)是說腐蝕速(su)度比較(jiao)小就是了。
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)性既(ji)然與表(biao)面鈍化(hua)膜的(de)(de)(de)穩定性有關,那么,任(ren)何有意(yi)和(he)無(wu)意(yi)的(de)(de)(de)表(biao)面處理(li)都(dou)可(ke)(ke)能影(ying)響其(qi)不(bu)(bu)銹(xiu)性。改(gai)變不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面的(de)(de)(de)粗糙度,就可(ke)(ke)以影(ying)響不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)耐腐蝕性。降(jiang)低不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)表(biao)面粗糙度,可(ke)(ke)以提(ti)高(gao)耐腐蝕性,這是不(bu)(bu)爭的(de)(de)(de)事實,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼表(biao)面拋光的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)之一就在于此。
從上(shang)述分(fen)析還可以看出,電(dian)(dian)解(jie)拋光(guang)就是選(xuan)擇合(he)適(shi)的(de)電(dian)(dian)解(jie)液組成及濃(nong)度(du)(du)(du)(du),使(shi)金(jin)屬表面(mian)既處于局部活化(hua),又處于局部鈍化(hua)的(de)中間狀態(圖11-9中的(de)B、D點之間),來(lai)實(shi)現整平表面(mian)、增(zeng)加光(guang)澤(ze)的(de)效(xiao)果(guo)。同(tong)時,只有(you)使(shi)陽極鈍化(hua)膜(mo)的(de)生成速度(du)(du)(du)(du)與溶(rong)解(jie)速度(du)(du)(du)(du)大致相(xiang)同(tong)時,方可達到較好的(de)拋光(guang)效(xiao)果(guo)。為此,合(he)理地調整電(dian)(dian)解(jie)拋光(guang)的(de)工藝參數(電(dian)(dian)流密度(du)(du)(du)(du)、電(dian)(dian)解(jie)液溫度(du)(du)(du)(du)、拋光(guang)時間),使(shi)陽極鈍化(hua)膜(mo)的(de)生成速度(du)(du)(du)(du)與溶(rong)解(jie)速度(du)(du)(du)(du)大致相(xiang)同(tong),是獲得高亮度(du)(du)(du)(du),低粗(cu)糙(cao)度(du)(du)(du)(du)的(de)拋光(guang)效(xiao)果(guo)的(de)關鍵。
電(dian)化(hua)學拋(pao)光(guang)是以(yi)被拋(pao)光(guang)工件(jian)為陽(yang)極(ji),不溶(rong)性(xing)金屬為陰極(ji),兩電(dian)極(ji)同時浸人(ren)電(dian)化(hua)學拋(pao)光(guang)槽中,通以(yi)直流電(dian)而產生有(you)選擇(ze)性(xing)的陽(yang)極(ji)溶(rong)解(jie),陽(yang)極(ji)表面(mian)光(guang)亮度(du)增大,這種過程與電(dian)鍍過程正好相反。
2. 電解(jie)拋(pao)光的黏性薄膜理論
電(dian)(dian)解(jie)拋光(guang)主要(yao)是靠陽(yang)極電(dian)(dian)極溶(rong)解(jie)過(guo)程(cheng)和(he)表面(mian)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽膜共同作(zuo)用的(de)(de)(de)結果。從陽(yang)極溶(rong)解(jie)下來(lai)的(de)(de)(de)金(jin)屬離子(zi)與拋光(guang)液中的(de)(de)(de)磷(lin)(lin)酸(suan)形成(cheng)溶(rong)解(jie)度(du)小、黏性大(da)、擴散速度(du)小的(de)(de)(de)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽,并慢(man)慢(man)地積累在陽(yang)極附近,粘接在陽(yang)極表面(mian),形成(cheng)了(le)黏滯性較大(da)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)解(jie)液層(ceng)。密(mi)度(du)大(da)、導電(dian)(dian)能(neng)力(li)差的(de)(de)(de)黏膜在微觀表面(mian)上分布不(bu)(bu)均勻,從而影響了(le)電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)在陽(yang)極上的(de)(de)(de)分布。很明顯,黏膜在微觀凸(tu)(tu)起(qi)處比(bi)凹洼處的(de)(de)(de)厚度(du)小,使凸(tu)(tu)起(qi)處電(dian)(dian)流(liu)(liu)密(mi)度(du)較高而溶(rong)解(jie)速度(du)較快。隨著黏膜的(de)(de)(de)流(liu)(liu)動,凸(tu)(tu)凹位置的(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷變(bian)換,粗糙(cao)表面(mian)被逐漸整平(ping)。不(bu)(bu)銹鋼表面(mian)因此被拋光(guang)達到高度(du)光(guang)潔和(he)光(guang)澤的(de)(de)(de)外觀。
由(you)此可(ke)(ke)見,溶液(ye)濃(nong)度(du)和黏(nian)(nian)(nian)度(du)是(shi)電(dian)(dian)解拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)因素(su),特別是(shi)溶液(ye)的(de)(de)黏(nian)(nian)(nian)度(du)。往(wang)往(wang)表(biao)(biao)(biao)現在(zai)新配的(de)(de)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)溶液(ye),雖然成(cheng)分(fen)和濃(nong)度(du)達(da)(da)到(dao)了(le)要(yao)(yao)求(qiu),但由(you)于(yu)(yu)黏(nian)(nian)(nian)度(du)尚未達(da)(da)到(dao)要(yao)(yao)求(qiu)也(ye)拋(pao)(pao)(pao)不出光(guang)(guang)亮的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian),只有在(zai)經過(guo)(guo)一段(duan)時間的(de)(de)電(dian)(dian)解后方(fang)能使拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)達(da)(da)到(dao)良(liang)好狀態。特別是(shi)溶液(ye)與零件的(de)(de)界面(mian)濃(nong)度(du)和黏(nian)(nian)(nian)度(du),在(zai)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)中起著重(zhong)要(yao)(yao)作用。這就是(shi)為什么要(yao)(yao)求(qiu)工(gong)件在(zai)進入拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang)液(ye)前表(biao)(biao)(biao)面(mian)水(shui)膜要(yao)(yao)均勻,否則會(hui)由(you)于(yu)(yu)工(gong)件表(biao)(biao)(biao)面(mian)帶(dai)水(shui)膜的(de)(de)不均勻性,破壞(huai)了(le)黏(nian)(nian)(nian)膜的(de)(de)正(zheng)常生成(cheng),發(fa)生局部(bu)過(guo)(guo)腐蝕現象(xiang)。水(shui)洗(xi)后的(de)(de)工(gong)件最好甩干(gan)(gan)或烘干(gan)(gan)后,立即迅速下槽,通電(dian)(dian)拋(pao)(pao)(pao)光(guang)(guang),方(fang)可(ke)(ke)避(bi)免由(you)于(yu)(yu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)水(shui)膜不均勻,發(fa)生局部(bu)過(guo)(guo)腐蝕現象(xiang)。
電(dian)解(jie)(jie)拋(pao)光(guang)還不能完全(quan)取代機械拋(pao)光(guang)。這(zhe)是(shi)因為(wei)電(dian)解(jie)(jie)拋(pao)光(guang)只(zhi)是(shi)對金屬表(biao)(biao)面起微觀整(zheng)平作(zuo)用,如果粗糙表(biao)(biao)面也采(cai)用電(dian)解(jie)(jie)拋(pao)光(guang),那是(shi)非常不經(jing)濟的,宏觀的整(zheng)平還是(shi)要靠機械拋(pao)光(guang)。
電(dian)解拋光對材料化學成分的不均勻(yun)性和(he)顯微偏析特(te)別敏感(gan),會在金(jin)屬(shu)基(ji)體和(he)非(fei)金(jin)屬(shu)夾雜物之間發(fa)生劇烈侵蝕作(zuo)用。有時(shi)候,不良的臺金(jin)狀態,金(jin)屬(shu)晶粒結構尺寸的不均勻(yun)性,軋(ya)制的痕跡(ji),鹽類或(huo)氧化物的污染(ran)、過酸洗以及淬火過度等,均會對電(dian)解拋光產(chan)生極不良的影響,而這些問題常(chang)常(chang)要靠先期的機械拋光來彌補。
3. 不銹鋼(gang)電(dian)解拋光表面的特(te)性
a. 電解拋光表面粗糙(cao)度和光亮度
電解拋(pao)光(guang)表面粗糙(cao)度值(zhi)(Ra)接近于0.20μm,光(guang)亮度可達80%左右,這(zhe)是機械拋(pao)光(guang)所難以達到的(de)(圖11-3和圖11-4).
b. 電解拋光表面顯微硬(ying)度
電(dian)解(jie)拋光(guang)(guang)隨著拋光(guang)(guang)時間的(de)延長,表面(mian)顯(xian)微硬度開始時明顯(xian)下降(jiang)(jiang),15min后下降(jiang)(jiang)趨勢變(bian)得平緩,這主要是因為電(dian)解(jie)拋光(guang)(guang)時,冷作硬化層被(bei)逐(zhu)漸溶解(jie),使(shi)表面(mian)硬度下降(jiang)(jiang),而后趨于平緩所致。
c. 表面耐腐蝕性
腐蝕性實驗采用(yong)失(shi)重(zhong)法(fa)進行(xing),即50g/L三氯化鐵(tie)和(he)183g/L鹽酸介質,在(zai)溫度50℃中進行(xing)。每(mei)隔1小時取(qu)出試樣觀察其表(biao)面(mian)腐蝕狀態,并在(zai)光(guang)電分析天平(ping)上稱量其失(shi)重(zhong)值(zhi)(mg).
在電解(jie)拋(pao)光時,金屬表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)冷作硬化層溶解(jie),表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活性(xing)降(jiang)(jiang)低,更(geng)重要的(de)是(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)連續的(de)鈍化膜(mo),明顯地提(ti)高(gao)(gao)了其耐蝕(shi)性(xing)。眾所(suo)周知,降(jiang)(jiang)低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)粗糙(cao)度可以(yi)提(ti)高(gao)(gao)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)。特(te)別是(shi)電解(jie)拋(pao)光表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)的(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)膜(mo)中(zhong),Cr/Fe值最大(da),在許多(duo)介質中(zhong)都有很高(gao)(gao)的(de)穩定(ding)性(xing),所(suo)以(yi)耐腐(fu)蝕(shi);而(er)機械(xie)拋(pao)光表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)膜(mo)中(zhong)的(de)Cr/Fe值最小,因(yin)而(er),在許多(duo)介質中(zhong)的(de)穩定(ding)性(xing),耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)較(jiao)電解(jie)拋(pao)光表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)差許多(duo)。
4. 電解拋光的(de)優點
不銹鋼(gang)電解拋光與手工機械(xie)拋光相比(bi),具有下列(lie)優點:
a. 產品內外(wai)色澤(ze)一致,清(qing)(qing)潔光亮,光澤(ze)持久,外(wai)觀(guan)輪廓(kuo)清(qing)(qing)晰;
b. 拋光面(mian)抗腐蝕性能增強(qiang);
c. 與機械(xie)拋光(guang)相比,生產效率(lv)高,成(cheng)本低;
d. 應用(yong)范圍廣.特別適用(yong)與蒲工(gong)件和機(ji)械拋(pao)光不能實(shi)現(xian)的工(gong)件拋(pao)光,如焊管、容(rong)器(qi)內(nei)壁拋(pao)光等。