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真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)拋光工藝（3）-電解拋光

上次我們說(shuō)到了，化學(xué)拋光。下面我們介紹一下真空輸送機(jī)電解拋光拋光

一. 真空輸送機(jī)電解拋光拋光工作原理

（1）真空輸送機(jī)電解拋光是以拋光工件為陽(yáng)極，不溶性金屬為陰極，兩極同時(shí)浸入電化學(xué)槽中，通直流電而產(chǎn)生有選擇性的陽(yáng)極溶解，因此真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)表面達(dá)到高度光潔和光澤的外觀。

（2）真空輸送機(jī)電解拋光作用真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)經(jīng)過(guò)真空輸送機(jī)電解拋光,其色澤內(nèi)外一致,清潔光亮,光澤持久，表面形成---黏性薄膜,抗腐蝕性能增強(qiáng)。

二. 真空輸送機(jī)電解拋光溶液組成和工藝條件

1.磷酸：能起溶解作用又能在真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)表面形成磷酸鹽保護(hù)膜，阻止真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)表面發(fā)生過(guò)腐蝕。其含量變化較寬，以750mL/L左右為佳。

（1）含量過(guò)高時(shí)，槽液電阻增大，黏度提高,導(dǎo)致所需電壓較高，使整平速度遲緩。

（2）含量過(guò)低時(shí)，活化傾向大，鈍化傾向小，導(dǎo)致真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)表面不均勻腐蝕。

2.硫酸：是活化劑，能提高溶液的導(dǎo)電率，降低電阻，從而降低槽電壓，節(jié)約電能，有利于改善分散能力和提高陽(yáng)極電流效率。其含量控制在180～210mL/L為最佳。

（1）含量過(guò)高時(shí)，活化傾向太大，易使拋光表面出現(xiàn)過(guò)腐蝕，呈現(xiàn)均勻的密集麻點(diǎn)。

（2）含量過(guò)低時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻腐蝕。

3.鉻酐：是強(qiáng)氧化劑，使表面形成鈍化膜，避免表面腐蝕，有利于獲得光潔表面。其含量控制在50～60g/L為宜。

（1）鉻酐濃度太低，不易獲得光亮表面。

（2）濃度太高時(shí)在大電流下，易產(chǎn)生沉淀析出，降低電流效率，使拋光表面產(chǎn)生麻點(diǎn)等過(guò)腐蝕。

4.丙三醇（甘油）：能起到良好的緩蝕作用，與磷酸生成絡(luò)合物及其金屬衍生物，使拋光表面非常光亮細(xì)致，甘油還能防止真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)在真空輸送機(jī)電解拋光液中的化學(xué)腐蝕。

（1）含量過(guò)低時(shí)，拋光表面雖然光亮，但有腐蝕粗糙之處。

（2）含量高時(shí)，即可克服粗糙，又使拋光面光亮細(xì)致。

（3）含量過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生太多的泡沫，影響操作，也浪費(fèi)材料。

5.糖精：有光亮作用。

（1）糖精在陰極過(guò)程中能為金屬表面吸附，有助于被拋表面的白亮和發(fā)亮。

（2）糖精在陽(yáng)極過(guò)程中，陽(yáng)極表面形成一層吸附薄膜,當(dāng)不通電時(shí)可防止真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)表面受真空輸送機(jī)電解拋光液浸蝕。當(dāng)通電后，電力線首先在凸起部位擊穿隔離薄膜而開(kāi)始溶解，在凹入處被有效地保護(hù)，以致達(dá)到選擇性溶解呈現(xiàn)平滑光亮表面。

6.電流密度：

（1）電流密度低時(shí)，金屬處于活化狀態(tài)，被拋光表面發(fā)生浸蝕，陽(yáng)極溶解產(chǎn)物少,化學(xué)溶解比電化學(xué)溶解占優(yōu)勢(shì)，以致光潔度差。

（2）電流密度超過(guò)合適的數(shù)值后，會(huì)發(fā)生劇烈的氧氣析出，金屬表面發(fā)生過(guò)熱和過(guò)腐蝕，引起劇烈的不規(guī)則溶解，增大了電能的消耗。

7.溫度：適當(dāng)提高溫度會(huì)使整平過(guò)程加速和電流效率提高，從而提高了表面光潔度和光亮度。

（1）溫度過(guò)低會(huì)使真空輸送機(jī)電解拋光液黏度提高，導(dǎo)致陽(yáng)極溶解產(chǎn)物從金屬表面向整個(gè)真空輸送機(jī)電解拋光液的擴(kuò)散和溶解向陽(yáng)極的補(bǔ)充更加困難。

（2）溫度過(guò)高會(huì)使被溶解的金屬量不斷增加，槽內(nèi)產(chǎn)生蒸氣和氣體把真空輸送機(jī)電解拋光液從金屬表面擠開(kāi)，反而降低了金屬的溶解速度。真空輸送機(jī)電解拋光液附近的黏度降低，又加速溶解產(chǎn)物向外擴(kuò)散，導(dǎo)致溶解速度的加速，影響產(chǎn)品表面光潔度。

三.真空輸送機(jī)電解拋光溶液的配制

溶液的配制應(yīng)根據(jù)配方中成份的含量分為體積含量[%（V）]或mL/L和質(zhì)量含量[%(wt)]或g/L，在計(jì)算用量上有所不同。

（1）體積含量。假設(shè)槽液容積為1000L，計(jì)算用量及配制步驟如下。

a. 磷酸用量：XmL/L×1000L=XL, 量取磷酸XL加入槽內(nèi)。

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

c. 水的用量：XmL/L×1000L=XL。置于另外一容器中。

d. 鉻酐用量：XmL/L×1000L=XL，將稱取的鉻酐加入水中，攪拌使溶解成鉻酸溶液。

e. 將鉻酸溶液在攪拌下緩慢加入磷酸-硫酸溶液中，攪拌均勻，溶液呈黃色。

f. (1) 明膠用量：Xg/L×1000L=X㎏, 將稱取的明膠放入熱水中攪拌均勻，將明膠緩慢分少批量加入磷酸-硫酸溶液中，此時(shí)起強(qiáng)烈還原反應(yīng)，真空輸送機(jī)電解拋光液轉(zhuǎn)變呈黃綠色。

(2) 將計(jì)算量的甘油在攪拌下分批加入槽內(nèi)，此時(shí)起強(qiáng)烈還原反應(yīng)，并產(chǎn)生太量的泡沫，為防止泡沫產(chǎn)生使溶液溢出槽外，加入甘油時(shí)要特別小心，溶液也轉(zhuǎn)變呈黃綠色。靜置冷卻。

（2）質(zhì)量含量

a. 測(cè)量所用的磷酸和硫酸的相對(duì)密度，假定測(cè)出的磷酸密度d1=1.7g/mL, 硫酸密度d2 =1.8g/mL.

b. 然后從各種酸的相對(duì)密度的化學(xué)資料的表中查得：在100g酸液中磷酸含量P1 =86.25g, 硫酸含量p2 =88g.

c. 計(jì)算磷酸所需升數(shù)V 1和硫酸所需升數(shù)V 2。

Ⅴ=ⅹd0 ×1000/pd (L)

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

d. 水量=1000－∨1－∨2

e. 鉻酐用量。

由于鉻酐是固體酸，所需質(zhì)量按公式計(jì) ⅹd0 ×1000/100 (Kg)

f. 將鉻酐計(jì)算量加入所需水中，攪拌溶解。

g. 將磷酸計(jì)算量加入鉻酐溶液中，攪拌均勻。

h. 將硫酸計(jì)算量在攪拌下加入g.步驟的溶液中。

(三) 測(cè)量溶液相對(duì)密度：已配制好的溶液待溫度冷卻至室溫后用比重計(jì) 測(cè)量相對(duì)密度。

1.如果相對(duì)密度高于1.7，應(yīng)將適量的水加入真空輸送機(jī)電解拋光液中，稀釋真空輸送機(jī)電解拋光液使相對(duì)密度在1.6～1.7范圍內(nèi)。

2.如果相對(duì)密度在1.6～1.7范圍內(nèi)，但真空輸送機(jī)電解拋光液體積不足，則根據(jù)體積不足數(shù)，適量按比例補(bǔ)充磷酸、硫酸、鉻酐量。

3. 如果相對(duì)密度低于1.6，而體積已足或略超過(guò)所配體積，則將真空輸送機(jī)電解拋光液加熱至80℃，蒸除水分，直到相對(duì)密度達(dá)到1.6～1.7的范圍內(nèi)。

4.通電處理：在陰極上掛上鉛板，在陽(yáng)極上掛上真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)板，在溫度70～80 ℃下，用D A為60～80A/d㎡ ,時(shí)間按40A·h/L計(jì)算通電處理，然后投入試生產(chǎn)，如工件表面出現(xiàn)點(diǎn)狀腐蝕或表面光澤不夠理想，加入鉻酐、明膠、甘油可以使到真空輸送機(jī)電解拋光液中的六價(jià)鉻和三價(jià)鉻更快地增加到必需的含量。通電處理可使真空輸送機(jī)電解拋光液呈現(xiàn)微綠色，表明已有一定量的鎳、鉻離子溶入真空輸送機(jī)電解拋光液中，方可獲得試生產(chǎn)的成功。

（四）真空輸送機(jī)電解拋光液維護(hù)和工藝要求

1.真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)在真空輸送機(jī)電解拋光之前必須徹底除油，以免油污污染槽液。

2.在使用過(guò)程中需要經(jīng)常測(cè)量溶液相對(duì)密度，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.由于真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)的鐵、鉻、鎳金屬元素在真空輸送機(jī)電解拋光過(guò)程中把它們?nèi)苋胝婵蛰斔蜋C(jī)電解拋光液中，一旦積累到一定的程度，使溶液黏稠，電阻增大，使真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)表面不光亮。

有二種方法可供選擇：

A. 適量的水稀釋溶液，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(duì)密度。

B. 更換部分溶液，最好保留20％的舊溶液，補(bǔ)充80％的新溶液。

4.清理陰極鉛板：在真空輸送機(jī)電解拋光過(guò)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，使陽(yáng)極電流密度也上不去，嚴(yán)重影響真空輸送機(jī)電解拋光質(zhì)量。因此，要及時(shí)除去沉積物，以保持整個(gè)電路通暢。

5.陰極與陽(yáng)極面積比：陰極面積控制在陽(yáng)極面積的1/2～1/3.5，防止三價(jià)鉻的增長(zhǎng)，過(guò)多的三價(jià)鉻在陽(yáng)極表面被氧化成六價(jià)鉻。三價(jià)鉻含量過(guò)多，易使真空輸送機(jī)電解拋光液老化。

6.陰陽(yáng)極之間的極距：

A.距離過(guò)大，電阻增大，電能消耗增大，溶液容易升溫，影響真空輸送機(jī)電解拋光質(zhì)量。

B.距離過(guò)小，易造成短路打火，燒黑制品。陰與陽(yáng)極之間的距離以100～300㎜為宜。

7.進(jìn)出槽要切斷電源：工件在進(jìn)出槽時(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，引起真空輸送機(jī)電解拋光產(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。

8.控制合適的陽(yáng)極電流密度：陽(yáng)極電流密度與金屬的溶解成正比，選擇好陽(yáng)極電流密度，并控制在一定的陽(yáng)極電位區(qū)間，才能獲得良好的真空輸送機(jī)電解拋光質(zhì)量。

A：陽(yáng)極電流密度過(guò)小，工件表面發(fā)生一般的陽(yáng)極溶解，起不到效果。

B：陽(yáng)極電流密度過(guò)大，黏膜被擊穿，氧氣猛烈析出呈氣流狀，表面過(guò)熱，導(dǎo)致真空輸送機(jī)電解拋光液擴(kuò)加劇，黏膜被破壞，不復(fù)存在，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

9.控制槽液溫度：

A. 溫度應(yīng)維持在規(guī)定的工藝范圍內(nèi)，使整平速率維持正常，降低真空輸送機(jī)電解拋光液的黏度，減少陽(yáng)極黏膜厚度，加速陽(yáng)極溶解產(chǎn)物的擴(kuò)散，使溶液對(duì)流加快，有利于陽(yáng)極上滯留氣泡脫附，避免產(chǎn)生斑點(diǎn)、麻點(diǎn)。

B：溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致溶液過(guò)熱，加速六價(jià)鉻向三價(jià)鉻的轉(zhuǎn)變（Cr 6+ +3e→Cr 3+），易產(chǎn)生表面腐蝕。

C：溫度過(guò)低，使溶液黏度增大，陽(yáng)極表面黏膜增厚，不利于陽(yáng)極溶解物的擴(kuò)散，使整平效果明顯降低。

10.六價(jià)鉻和三價(jià)鉻的最佳配比：在生產(chǎn)過(guò)程中要保持溶液呈黃綠色。

（1）如果顏色呈黃色為主，表明真空輸送機(jī)電解拋光液含Cr 6+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，或通以大陰極小陽(yáng)極真空輸送機(jī)電解拋光產(chǎn)生三價(jià)鉻。

（2）如果顏色呈深綠色，表明真空輸送機(jī)電解拋光液含Cr 3+高了，按比例適量加入用水溶解好的鉻酐溶解，或通以大陽(yáng)極小陰極真空輸送機(jī)電解拋光溶解，使三價(jià)鉻部分轉(zhuǎn)變成六價(jià)鉻，同時(shí)可改善溶液質(zhì)量。

（五）.醫(yī)療器械有限公司工藝流程

(1) 采用化學(xué)活化法.真空輸送機(jī)、真空上料機(jī)、真空輸送機(jī)電解拋光之前先弱侵蝕,除去鈍化膜,使金屬表面活化.經(jīng)弱浸蝕后不允許在空氣中停留太久,應(yīng)立即清洗并吹干轉(zhuǎn)入真空輸送機(jī)電解拋光.

弱浸蝕工藝: 硫酸: 3%～5% 溫度：室溫時(shí)間：0.5～1min

（2）真空輸送機(jī)電解拋光溶液成份及工藝條件

磷酸（H 3 PO 4 ,85％）（d=1.65）（60%～70%）（最佳70%）

硫酸（H 2 SO 4 ,98％）（d=1.84）（8%～15%）（最佳12%）

鉻酐（CrO 3）（5%～15%）（最佳12%）