不锈钢砝码的电化学抛光工艺

本文主要研究不锈钢砝码电化学抛光液组 分、含量及操作条件对抛光质量的影响。结 合一些资料, 经过反复实验, 得到一种抛光 速度快, 质量高, 适应性强, 成本低的电化学 抛光工艺。

不锈钢砝码材料因其良好的耐蚀性能, 在计量检测，药厂，食品、化工、石油、化肥等工业部门有着广泛应用。不锈钢砝码零件的形状和大小各不相同, 有管材、线材、板材、带材等简单制作件; 有叶轮、齿轮、壳体等复杂制作件; 有几克重的小空心杆; 有几十公斤重的大壳体。其表面状态也各式各样, 经机械加工的表面, 大都较粗糙, 且表面有一层黑色氧化皮。而实际使用中对零件表面光洁度一般都有较高要求,需对零件进行抛光处理。目前不锈钢砝码抛光一般有机械、化学和电化学抛光三种。电化学抛光因其速度快, 劳动强度小, 不受抛光工件形状限制及抛光质量好等优点而得到广泛使用。人们对不锈钢电化学抛光的研究较多,取得了不少进展。但仍存在抛光液温度较高, 电流密度较大等问题。电化学抛光是一种使用电解液及直流电的金属处理方法, 与电镀恰好相反, 被加工零件作阳极, 阳极在控制下被有选择性地溶解, 阳极表面上的显微高点溶解速度大于/ 谷点0, 从而使阳极整平、光亮。

一、实验方法

化学除油液配方碳酸钠 20 g/L氢氧化钠 15 g/L磷酸三钠 20 g/LOP- 10 10 mL/L温度 常温时间 10~ 20 min21112 中和液5% 碳酸钠溶液21113 钝化液配方硫酸( 98% ) 7 mL/L磷酸( 85% ) 20 mL/L212 检验方法21211 目测法抛光后目测, 表面应无划痕, 无变形, 无方向性, 表面光亮如镜面。

耐蚀性据GB433415- 90 不锈钢砝码硫酸- 硫酸铜腐蚀实验方法测抛光前后不锈钢试片的腐蚀性, 比较其耐蚀性的好坏。

反射率测抛光后试片的反射率。

二、抛光液配方、操作条件及注意事项

不锈钢砝码抛光液配方及操作条件磷酸( 85% ) 300 mL/L硫酸( 98% ) 180 mL/L三氧化铬 10 g/L添加剂 12 mL/L温度 40~ 50 e阳极电流密度 017 A/ cm2时间 5~ 8 min阴极面积B阳极面积 2B1阴极材料 不锈钢

注意事项

配制抛光液时要注意各组分的加入顺序, 比重小的先加, 边搅拌边慢慢加入, 以防局部过热, 造成溶液飞溅。º抛光液在使用过程中, 要定期测定各组分的含量, 并加以调整。同时要定期监测Cr3+ 和 Fe3+ 的含量, 如果Cr3+ 的含量超过 15g/ L( 极限含量) , Fe3+ 的含量超过 50 g/L( 极限含量) 时, 抛光液应部分更新或全部更换。

三、结果与讨论

电抛光液中各成分的作用及影响

磷酸磷酸是电抛光液的主要成分, 在抛光过程中, 既能起溶解作用, 又能在不锈钢表面形成磷酸盐保护膜, 阻止不锈钢表面发生过腐蚀。磷酸含量偏低, 抛光液比重小、粘度小、离子扩散速度加快, 金属溶解加快, 不利于达到整平和抛光效果; 磷酸含量过高, 则成本高, 且抛光慢。实验表明: 磷酸含量低于 270 mL/ L 时, 制品抛光质量迅速变差, 其浓度以 300 mL/ L 为最佳值。结果见表 1。表 1 磷酸含量对抛光质量的影响磷酸( mL/ L) 抛光表面状况200 试片表面整平性差, 光亮度差220 试片表面整平性一般, 光亮度差250 试片表面平整, 光亮度较差270 试片表面平整, 光亮度一般300 试片表面平整, 光亮320 试片表面平整, 光亮31112 硫酸硫酸有助于提高抛光液的电导率, 提高分散能力和阳极电流效率。加入适量硫酸有利于制品表面整平, 提高表面光亮度。硫酸含量过低, 制品难以整平; 硫酸含量过高,会降低表面光洁度, 缩短电抛光液使用寿命。实验表明: 硫酸用量低于 150 mL/ L 时,制品抛光质量明显变差。硫酸的最佳浓度为 180 mL/ L。结果见硫酸含量对抛光质量的影响硫酸( mL/ L) 抛光表面状况100 试片表面平整性差, 光亮度差120 试片表面平整, 光亮度较差150 试片表面平整, 光亮度一般180 试片表面平整, 光亮220 试片表面平整, 光亮

三氧化铬三氧化铬在电抛光液中以 Cr2O72- 形式存在, 有很强的氧化性, 能使制品表面形成钝化膜, 避免制品产生过腐蚀, 有利于提高抛光质量。实验表明: 三氧化铬含量在 8g/ L以上时对抛光质量的贡献变化不大, 其用量小于 5 g/ L 时抛光质量明显下降。其用量以 10 g/ L 为宜。

添加剂抛光液中加入适量添加剂, 有利于改变抛光液的粘度, 提高制品表面抛光质量, 还可减少对金属杂质的敏感性。由实验可知,添加剂用量以 10 mL/ L 为宜, 不少于 5mL/ L。添加剂的加入原则是少加勤加, 发现制品光亮度变差时应适当补加。

四、操作条件的影响

 阳极电流密度不锈钢砝码只有在适当的电流密度下, 有一定的氧气析出, 才有利于成膜或溶解。电流密度过小, 制品表面发生一般阳极溶解, 起不到抛光效果; 电流密度过大, 氧气猛烈析出, 形成气流, 产生局部腐蚀, 影响抛光质量, 同时抛光液升温速度快, 抛光液损耗大, 成本增加。由实验可知: 阳极电流密度以 017 A/ cm2为宜。结果见表 3。表 3 阳极电流密度对抛光质量的影响DA( A/ cm2) 抛光表面状况01 5 试片表面光亮, 只有少量磨痕没有整平01 7 试片表面光亮11 0 试片表面光亮, 抛光液升温速度快31212 阴、阳极间距离阴、阳极间距离要控制适当。极间距过大, 电阻增加, 电能消耗增大, 电抛光液温度上升快, 影响抛光质量; 极间距过小, 容易造成短路, 烧毁制品。 阴、阳极面积比阴极面积应大于阳极面积, 一般阴极面积B阳极面积= 2~ 3B1。

抛光液温度制品表面抛光整平速率随温度升高而增大, 温度升高能有效降低抛光液粘度, 减少阳极表面粘膜的厚度, 加速阳极溶解产物的扩散, 使溶液对流加快, 有利于阳极上滞留的气泡脱附, 避免产生斑、麻点。但温度过高, 会使抛光液过热, 使制品产生腐蚀或表面产生气带条纹, 影响抛光质量; 温度过低, 会使溶液粘度增大、阳极粘膜增厚, 不利于阳极产物扩散, 抛光整平效果明显下降。由实验可知: 抛光液温度以 40~ 50 e 为宜。31215 抛光时间时间应控制好。时间过长, 生产效率低, 能耗大; 时间过短, 抛光效果差。本工艺的抛光时间以 5~ 8 min 为宜。

五、结论

本不锈钢砝码实验研制的抛光液抛光效果好, 能耗低, 使用寿命长, 成本低。抛光液组分简单, 无挥发性成分, 稳定性高, 抛光液维护方便。»抛光后不锈钢表面光亮度高, 抗腐蚀性和污染能力强。

不锈钢砝码的电化学抛光工艺