1. 不锈钢工件在电化学抛光前必须彻底除油,并用去污粉擦洗,以免油污污染抛光槽液。
2. 在使用过程中需要经常测量电化学抛光液的相对密度。如果相对密度小于配方规定值,表明电化学抛光液含水过多,可用蒸发法将溶液加热至80℃以上,将多余水分除去,体积不足部分可按配方比例补充磷酸和硫酸。在工件进入电化学抛光槽前,最好将工件上所附着的水分沥干或吹干。如果相对密度太高,超过配方规定值,表示水分过少,要适当补充少量水,使相对密度降至规定值。有条件的最好按周期化验分析溶液,根据结果及时进行调整。
3. 溶液的老化
由于抛光过程中不锈钢表面的溶解,溶液中的铁、镍、铬含量将逐渐升高,此时溶液逐渐失去抛光能力。无论如何增高温度,开大电流,均无助于恢复抛光能力。分析溶液,如铁含量超过60g/L,三价铬含量超过25g/L,说明溶液已经老化,在高浓度磷酸的存在下,铁、铬(三价)均呈酸式磷酸二氢铁[Fe(H2PO4)3]或磷酸二氢铬[Cr(H2PO4)3]形式存在,不易沉淀,只有当形成磷酸铁(FePO4)或磷酸铬(CrPO4)时才会沉淀于槽底。磷酸浓度较低的溶液具有自净化能力。对于抛光溶液再生,恢复抛光能力,有两种方法可供选择。一个方法是适当用水稀释溶液,降低酸度,铁、铬、镍等杂质可局部呈磷酸盐沉淀,除去槽底沉淀,然后再加热蒸发除去水分,恢复原有的相对密度,此法操作起来较繁琐,需要消耗较大的能源和时间。另一方法是更换部分溶液,最好保留20%的旧溶液,补充80%的新溶液。可以少通电或不通电处理,很快即可实现正常抛光。
4. 清理阴极铅板
在抛光过程中阴极铅板表面会沉积出一层厚厚的铁、镍等杂质,影响阴极表面导电,导致电流下降,使抛光表面的阳极电流密度也上不去,严重影响抛光质量。因此,要及时将阴极板上的沉积物除去,有时形成硬质厚膜,要强力敲打才能除下,最后冲洗干净,以保持整个电路通畅。
5. 阴极与阳极面积比
阴极面积控制在阳极面积的1/2~1/3.5.在此情况下,可以防止三价铬的增长,过多的三价铬在阳极表面被氧化成六价铬。三价铬含量过多,易使抛光液老化。
6. 阴阳极之间的极距
阴极与阳极之间的距离过大、电阻增大,电能消耗增大,溶液容易升温,影响抛光质量。距离过小,易造成短路打火,烧黑制品。阴极与阳极之间的距离以100~300mm为宜。
7. 象形阴极
对抛光一些复杂的大型工件,可制作象形阴极,以保持阳极电流分布均匀,特别是对内腔工件,有适当的象形阴极安置在内腔中,才能使内腔各部位抛光一致。
8. 进出槽要切断电源
在电化学抛光时,由于电流密度较高,给电流较大,因此,工件在进出抛光槽时,要先切断电源,不可带电挂或摘夹具,以防止产生电火花,引起电解产生,并会使聚集在槽面上的氢气和氧气混合气发生爆炸。
9. 控制槽液温度
由于强大的电流通过槽液,会使槽液升温,在连续操作中要采取冷却措施,使用冷冻机冷却不断升温的槽液。抛光液的温应适度维持在规定的工艺范围内,使不锈钢表面抛光整平速率维持正常,以便有效降低电解液的黏度,减少阳极黏膜的厚度,加速阳极溶解产物的扩散,使溶液对流加快,有利于阳极上滞留气泡脱附,避免产生斑点、麻点。温度过高,会导致溶液过热,加速六价铬向三价铬的转变(Cr6++3e→Cr3+),易产生表面腐蚀。温度过低,使溶液黏度增大,阳极表面黏膜增厚,不利于阳极溶解物的扩散,使抛光整平效果明显降低。
10. 控制合适的阳极电流密度
不锈钢零件电化学抛光时,阳极电流密度与金属的溶解几乎呈正比。只有选择好阳极电流密度,并控制在一定的阳极电位区间,才能获得良好的电化学抛光质量,阳极电流密度的最佳值,要根据不同的电解液配方,通过实际抛光,观察抛光所得最佳值确定。在合适的阳极电流密度下,根据黏膜理论,微观表面凸出部位优先溶解,有利于整平精饰表面。阳极电流密度过小,零件表面发生一般的阳极溶解,起不到抛光效果。阳极电流密度过大,黏膜被击穿,氧气猛烈析出呈气流状,表面过热,导致电抛光液扩散加剧,黏膜被破坏,不复存在,发生电化学腐蚀。所以在电抛光过程中必须控制阳极电流密度在最佳值,也就是在确定的工艺范围内。
11. 阳极移动
阳极移动使阳极溶解产物加快扩散出去,起到搅拌作用,有效地排除阳极表面滞留的气泡,避免产生的气流生成条纹,防止局部过热造成表面过腐蚀。阳极移动有助于提高阳极电流密度,提高不锈钢零件的电化学抛光表面质量。
12. 氯离子的危害
在电化学抛光液中不允许有活性氯离子存在,氯离子能破坏电化学抛光中表面形成的保护性黏膜,使不锈钢表面形成过腐蚀性的麻点。氯离子可在阳极高电流密度上氧化成氯气逸出而除去。氯离子的来源可能是用盐酸酸洗后未洗净而带入槽液,或原料中的不纯物氯离子引入。
13. 六价铬和三价铬的最佳配比
在电化学抛光液中六价铬有氧化性,对不锈钢表面起钝化保护作用,三价铬对维护电抛光有作用。新配成的电抛光液如果没有化学反应产生三价铬,还不能获得良好的抛光表面。只有当电解到溶液中有一定量的三价铬存在时,才能出现理想的抛光表面。如果配方中加有铬酐,即六价铬,通过电解反应,在阴极上产生氢气还原部分六价铬成为三价铬;如果配方中没有铬酐,则三价铬要靠阳极溶解不锈钢所含的铬而得。这就是为什么新配的电解抛光液要充分电解后才能进行正常的抛光工作。在含有铬酐的溶液中,加入明胶或甘油,它们能和铬酐起强烈的还原反应,部分六价铬转变为三价铬(Cr3+)。六价铬是黄色的,三价铬是绿色的。它们在电解液中使溶液呈黄绿色。这就是为什么通电处理后才可电解抛光。最佳的抛光质量是在电解过程的中间阶段。在生产过程中电解抛光液要保持黄绿色。此时,根据化学分析数据,六价铬与三价铬的配比是:含Cr6+30%,含Cr3+70%.为了维持该配比,可观察电解液的颜色,如果颜色呈黄色为主,表明电解液含Cr6+偏高,可加入适量的明胶或甘油,使其部分六价铬还原为三价铬,或通过大阴极小阳极电解产生三价铬。如果颜色呈深绿色,表明电解液含Cr3+高了,按比例适量加入用水溶解好的铬酐溶液,或通过大阳极小阴极电解抛光液,使三价铬部分转变成六价铬。同时可改善溶液的抛光质量。
14. 金属抛除量
如果电解抛光时阳极电流密度为20A/d㎡,时间为4min时,用工具金相显微镜观测,不锈钢零件的螺纹内径的金属抛除量为每分钟约0.001mm,螺纹外径的金属抛除量为0.002mm,齿形基本无变化,仅齿的顶部略有抛钝。阳极电流密度增加,其金属抛除量呈比例增大。对于精密尺寸的不锈钢零件的尺寸应考虑电化学抛光后的金属抛除量(损耗)。
15. 电焊或热处理后零件的电化学抛光
凡电焊或热处理后的零件在电化学抛光时按两次进行,第一次进槽抛光3~5min后取出,将已疏松了的焊渣和热处理氧化皮用金属丝刷将它刷掉,或用小锤敲掉,再第二次进槽再抛光3~5min,可获得较好的效果。
16. 中和工序
经过电化学抛光后的零件,如果不再进行后续加工,如电镀、着色等其他工序,要进行钝化和中和。中和的作用是充分地消除在电化学抛光和钝化后表面所吸附的酸性物质。中和一般是在碳酸钠20~30g/L的溶液中进行的。路云鹤认为,经过电化学抛光后的零件表面有一层均匀的钝化膜,可不需要再进行钝化处理。不锈钢零件电化学抛光后,经过40℃的温水清洗,再冷水清洗,中和并清洗后用压缩空气吹干,才可以有效地避免残留酸液腐蚀抛光表面。