不銹鋼砝碼的電化學拋光技術

 本文主要研究不銹鋼砝碼電化學拋光液組 分、含量及操作條件對拋光質量的影響。結 合一些資料, 經過反復實驗, 得到一種拋光 速度快, 質量高, 適應性強, 成本低的電化學 拋光工藝。

不銹鋼砝碼材料因其良好的耐蝕性能, 在計量檢測，藥廠，食品、化工、石油、化肥等工業部門有著廣泛應用。不銹鋼砝碼零件的形狀和大小各不相同, 有管材、線材、板材、帶材等簡單制作件; 有葉輪、齒輪、殼體等復雜制作件; 有幾克重的小空心桿; 有幾十公斤重的大殼體。其表面狀態也各式各樣, 經機械加工的表面, 大都較粗糙, 且表面有一層黑色氧化皮。而實際使用中對零件表面光潔度一般都有較高要求,需對零件進行拋光處理。目前不銹鋼砝碼拋光一般有機械、化學和電化學拋光三種。電化學拋光因其速度快, 勞動強度小, 不受拋光工件形狀限制及拋光質量好等優點而得到廣泛使用。人們對不銹鋼電化學拋光的研究較多,取得了不少進展。但仍存在拋光液溫度較高, 電流密度較大等問題。電化學拋光是一種使用電解液及直流電的金屬處理方法, 與電鍍恰好相反, 被加工零件作陽極, 陽極在控制下被有選擇性地溶解, 陽極表面上的顯微高點溶解速度大于/ 谷點0, 從而使陽極整平、光亮。

一、實驗方法

化學除油液配方碳酸鈉 20 g/L氫氧化鈉 15 g/L磷酸三鈉 20 g/LOP- 10 10 mL/L溫度 常溫時間 10~ 20 min21112 中和液5% 碳酸鈉溶液21113 鈍化液配方硫酸( 98% ) 7 mL/L磷酸( 85% ) 20 mL/L212 檢驗方法21211 目測法拋光后目測, 表面應無劃痕, 無變形, 無方向性, 表面光亮如鏡面。

耐蝕性據GB433415- 90 不銹鋼砝碼硫酸- 硫酸銅腐蝕實驗方法測拋光前后不銹鋼試片的腐蝕性, 比較其耐蝕性的好壞。

反射率測拋光后試片的反射率。

二、拋光液配方、操作條件及注意事項

不銹鋼砝碼拋光液配方及操作條件磷酸( 85% ) 300 mL/L硫酸( 98% ) 180 mL/L三氧化鉻 10 g/L添加劑 12 mL/L溫度 40~ 50 e陽極電流密度 017 A/ cm2時間 5~ 8 min陰極面積B陽極面積 2B1陰極材料 不銹鋼

注意事項

1配制拋光液時要注意各組分的加入順序, 比重小的先加, 邊攪拌邊慢慢加入, 以防局部過熱, 造成溶液飛濺。o拋光液在使用過程中, 要定期測定各組分的含量, 并加以調整。同時要定期監測Cr3+ 和 Fe3+ 的含量, 如果Cr3+ 的含量超過 15g/ L( 極限含量) , Fe3+ 的含量超過 50 g/L( 極限含量) 時, 拋光液應部分更新或全部更換。

三、結果與討論

電拋光液中各成分的作用及影響

磷酸磷酸是電拋光液的主要成分, 在拋光過程中, 既能起溶解作用, 又能在不銹鋼表面形成磷酸鹽保護膜, 阻止不銹鋼表面發生過腐蝕。磷酸含量偏低, 拋光液比重小、粘度小、離子擴散速度加快, 金屬溶解加快, 不利于達到整平和拋光效果; 磷酸含量過高, 則成本高, 且拋光慢。實驗表明: 磷酸含量低于 270 mL/ L 時, 制品拋光質量迅速變差, 其濃度以 300 mL/ L 為最佳值。結果見表 1。表 1 磷酸含量對拋光質量的影響磷酸( mL/ L) 拋光表面狀況200 試片表面整平性差, 光亮度差220 試片表面整平性一般, 光亮度差250 試片表面平整, 光亮度較差270 試片表面平整, 光亮度一般300 試片表面平整, 光亮320 試片表面平整, 光亮31112 硫酸硫酸有助于提高拋光液的電導率, 提高分散能力和陽極電流效率。加入適量硫酸有利于制品表面整平, 提高表面光亮度。硫酸含量過低, 制品難以整平; 硫酸含量過高,會降低表面光潔度, 縮短電拋光液使用壽命。實驗表明: 硫酸用量低于 150 mL/ L 時,制品拋光質量明顯變差。硫酸的最佳濃度為 180 mL/ L。結果見硫酸含量對拋光質量的影響硫酸( mL/ L) 拋光表面狀況100 試片表面平整性差, 光亮度差120 試片表面平整, 光亮度較差150 試片表面平整, 光亮度一般180 試片表面平整, 光亮220 試片表面平整, 光亮

三氧化鉻三氧化鉻在電拋光液中以 Cr2O72- 形式存在, 有很強的氧化性, 能使制品表面形成鈍化膜, 避免制品產生過腐蝕, 有利于提高拋光質量。實驗表明: 三氧化鉻含量在 8g/ L以上時對拋光質量的貢獻變化不大, 其用量小于 5 g/ L 時拋光質量明顯下降。其用量以 10 g/ L 為宜。

添加劑拋光液中加入適量添加劑, 有利于改變拋光液的粘度, 提高制品表面拋光質量, 還可減少對金屬雜質的敏感性。由實驗可知,添加劑用量以 10 mL/ L 為宜, 不少于 5mL/ L。添加劑的加入原則是少加勤加, 發現制品光亮度變差時應適當補加。

四、操作條件的影響

 陽極電流密度不銹鋼砝碼只有在適當的電流密度下, 有一定的氧氣析出, 才有利于成膜或溶解。電流密度過小, 制品表面發生一般陽極溶解, 起不到拋光效果; 電流密度過大, 氧氣猛烈析出, 形成氣流, 產生局部腐蝕, 影響拋光質量, 同時拋光液升溫速度快, 拋光液損耗大, 成本增加。由實驗可知: 陽極電流密度以 017 A/ cm2為宜。結果見表 3。表 3 陽極電流密度對拋光質量的影響DA( A/ cm2) 拋光表面狀況01 5 試片表面光亮, 只有少量磨痕沒有整平01 7 試片表面光亮11 0 試片表面光亮, 拋光液升溫速度快31212 陰、陽極間距離陰、陽極間距離要控制適當。極間距過大, 電阻增加, 電能消耗增大, 電拋光液溫度上升快, 影響拋光質量; 極間距過小, 容易造成短路, 燒毀制品。 陰、陽極面積比陰極面積應大于陽極面積, 一般陰極面積B陽極面積= 2~ 3B1。

拋光液溫度制品表面拋光整平速率隨溫度升高而增大, 溫度升高能有效降低拋光液粘度, 減少陽極表面粘膜的厚度, 加速陽極溶解產物的擴散, 使溶液對流加快, 有利于陽極上滯留的氣泡脫附, 避免產生斑、麻點。但溫度過高, 會使拋光液過熱, 使制品產生腐蝕或表面產生氣帶條紋, 影響拋光質量; 溫度過低, 會使溶液粘度增大、陽極粘膜增厚, 不利于陽極產物擴散, 拋光整平效果明顯下降。由實驗可知: 拋光液溫度以 40~ 50 e 為宜。31215 拋光時間時間應控制好。時間過長, 生產效率低, 能耗大; 時間過短, 拋光效果差。本工藝的拋光時間以 5~ 8 min 為宜。

五、結論

本不銹鋼砝碼實驗研制的拋光液拋光效果好, 能耗低, 使用壽命長, 成本低。o拋光液組分簡單, 無揮發性成分, 穩定性高, 拋光液維護方便。?拋光后不銹鋼表面光亮度高, 抗腐蝕性和污染能力強

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