不锈钢杯内壁的电化学抛光

� � 文章编号: 1001�3849( 2009) 05�0024�02� � � 不锈钢杯内壁的电化学抛光 � 杨建桥, � 霍 � 苗 (陕西科技大学, 陕西 西安 � 710021) � 摘要:介绍了双极性电化学抛光的基本原理,采用该方法对不锈钢杯内壁进行了抛光工艺研究, 确 定了抛光工艺。结果表明: 用双极性电化学抛光法对不锈钢杯内壁进行抛光,可以得到理想的抛光 效果,而且解决了采用传统的电化学抛光法抛光不锈钢杯内壁存在的阴极安装困难而且易短路等 问题。 关 � 键 � 词: 不锈钢; 双极性; 电化学抛光 中图分类号: TG175� � � 文献标识码: B � E lectrochem ical Polishing of Stianless SteelCup InnerWall � YANG Jian�q iao, HUO M iao � 引 � 言 不锈钢材料由于其良好的耐蚀性能, 在食品、化 工、石油及国防等工业部门中有着广泛的应用 [ 1 ]。 不锈钢具有优良的耐蚀性,抛光能进一步提高其耐 蚀性和光亮效果。不锈钢电抛光也是表面氧化着色 必不可少的一道工序 [ 2]。目前常用的抛光方法是 电化学抛光。因为电化学抛光的速度不受金属本身 硬度和韧性的影响,生产效率较高,电解液可以连续 使用, 加工费用大大低于机械抛光 [ 3]。但是采用传 统的电化学抛光法抛光不锈钢杯内壁存在阴极安装 困难及易短路等问题 [ 4] , 而采用双极性电化学抛光 法进行抛光就会避免这些问题的产生。 1� 双极性电化学抛光原理 1�1� 双极性电化学抛光装置 双极性电化学抛光又可称为感应电化学抛 光 [ 5]。其装置结构如图 1所示。 该装置有一个阳极和一个阴极。传统的电化学 抛光装置是将待抛光工件与电源正极直接相连为阳 极,这就存在一些问题, 比如阴极安装困难, 如果安 装不好,一旦阴极与待抛光件接触就会发生短路,可 能会使得工件被击穿。而采用双极性电化学抛光工 艺,工件不与电镀电源的电极相连,这样就可以克服 传统电化学抛光存在的问题, 而且使得不锈钢工件 内壁完成抛光。 图 1� 双极性电化学抛光装置结构示意图 1�2� 双极性电化学抛光原理 电化学抛光是一种使用电解液及直流电的金属 表面处理方法 [ 6]。把被加工的零件作为阳极。金 属在电化学抛光液中有选择性地溶解,被加工零件 表面微观凸起处的溶解速度大于凹处。抛光进行一 � � � � 收稿日期: 2008�10�22� � 修回日期: 2008�11�24� � � � 作者简介: 杨建桥 ( 1957�), 男,河北万全人, 陕西科技大学教授 � �24� � M ay. 2009� � � � � � � � � � � � P la ting and Finishing� � � � � � � Vo.l 31 No. 5 Serial No. 194 段时间后可以获得光亮和平滑的表面。金属的溶解 可以控制,抛光厚度通常为 2�5~ 6�5 �m[ 7]。 双极性电化学抛光与传统电化学抛光的原理基 本相同,但是对它的装置结构进行了改进 (如图 1)。 由图 1可见,在双极性电化学抛光时,不锈钢工件处 于阳极与阴极之间, 所以图 1可简化为图 2所示的 抛光原理图。 图 2� 双极性电化学抛光原理图 图中工件 (不锈钢杯 )将电解槽隔为两个槽体, 面对阴极的是工件内壁, 面对阳极的是工件外壁。 此时, 阳极与阴极之间的电流通路被工件阻断,电流 不能直接通过溶液由阳极流向阴极, 而必须从工件 穿过!形成电流回路。当电流到达工件表面时,导 电过程就由溶液中的离子导电转化为工件金属中的 电子导电,这样一来在工件表面必须发生得失电子 的电化学反应,从而使电流导通。由此可见,在工件 与溶液接触的两个界面上都有电化学反应发生。但 是,这两个电化学反应是不同的。电化学抛光时电 流总是从阳极流出而进入阴极, 电流流出的界面发 生氧化反应,被抛光; 而电流流入的界面发生还原反 应,不进行抛光, 与电镀相似。即工件面向阴极的一 侧 (不锈钢杯内壁 )是电流流出的界面,发生阳极反 应,完成抛光, 而工件面向阳极一侧 (不锈钢杯外 壁 )是电流流入的界面, 发生还原反应, 不进行 抛光。 2� 双极性电化学抛光工艺 2�1� 抛光液配方及工艺流程 抛光液配方及操作条件: 磷酸 600mL /L 硫酸 300mL /L 铬酐 50 g /L 水 100mL /L U 7~ 15 V � 55~ 65∀ Ja 10~ 30A /dm 2 t 5~ 10m in 阳极 铅板 (圆筒状 ) 阴极 不锈钢棒 (注: Ja为不锈钢内壁的电流密度; 不锈钢棒直 径为工件内径的 1 /2~ 1 /3) 工艺流程:常温化学除油 #水洗 #电化学抛光 #水洗#干燥 2�2� 抛光工艺及注意事项 1)配制抛光液时要注意各组分的加入顺序, 相 对密度小的先加。首先加入水, 然后边搅拌边慢慢 加入磷酸,再边搅拌边慢慢加入硫酸,最后加入铬酐 至完全溶解。 2)少量地加入一些添加剂, 可以显著改善电化 学抛光溶液的性能, 提高工件的表面质量。起缓蚀 作用的有羟基及羧基类; 起整平作用的有胺基及环 烷烃类 (常用的有甘油和明胶 ) ;起光亮作用的有糖 类及其它杂环类 (如淀粉、糖精等 )。它们的作用并 非截然分开,而是相互匹配可起到协同作用,需根据 实验条件和要求加入相应的一些添加剂。 3)电解液温度较低时抛光速度较慢, 温度过高 时,零件抛光后表面会有一层云雾状的膜,可在 3% 的硝酸溶液中浸一下即可除去,使表面光亮。 4)若抛光后的工件表面不光亮时, 则可按 V (H 2 SO4 ) ∃V (H3 PO4 ) = 8 ∃1(体积比 )补加抛光液。 5)电化学抛光之后要仔细清洗不锈钢杯内壁, 以防止残留的抛光液腐蚀杯壁。 6)抛光后, 需对抛光的质量进行评价, 但是不 锈钢杯属于日用品,进行感官上的评价基本就可以 了,或者与市场上销售的高级不锈钢杯进行视觉对 比,即可大体判断抛光效果。 3� 结 � 语 1)采用双极性电化学抛光工艺抛光不锈钢杯 内壁,可以达到比较理想的抛光效果。 2)双极性电化学抛光工艺适应性强, 对各类不 锈钢内表面均有较好的抛光效果。 参考文献: [ 1] � 耿强,路云鹤 �不锈钢电化学抛光新工艺的研制 [ J] � 材料保护, 1995, 28( 9): 22�23� (下转第 29页 ) �25�2009年 5月 � � � � � � � � � � � � 电 镀 与 精 饰 � � � � � � � � 第 31卷第 5期 (总 194期 ) � � � 中和剂,但是不同的中和剂所起到的效果不同。在 实验过程中, 以相同的 PU [ R = 7�5, w ( DM PA ) = 8�0% ], 分别选用了氢氧化钠、氨水、三乙醇胺为中 和剂, 以一定比例羟基和一定的羧基中和。结果如 表 3所示。 表 2� 不同的 R值对涂膜性能的影响 R值 硬度 附着力 /级 7�0 0�52 1 7�5 0�56 1 8�0 0�59 1 9�0 0�65 3 表 3� 不同中和剂对WPU性能的影响 中和剂 乳液外观 贮存稳定性 NaOH 石灰水状,粒子较粗 立刻分层 氨水 乳白色,半透明 > 180 d 三乙醇胺 白色蓝光半透 > 365 d � � 可以看出,用氢氧化钠做中和剂时,得到的乳液 外观和稳定性都较差; 而用三乙醇胺和氨水时乳液 的外观较好, 并且稳定性都可以达到 180 d以上。 但考虑到氨水的刺激性气味比三乙醇胺强烈,所以 在实验过程中选用了三乙醇胺做中和剂。 3� 结 � 论 1)以 N210为聚醚多元醇, DMPA为亲水扩链 剂成功地制备出贮存稳定性大于 365 d的水性聚氨 酯乳液。2)乳液的黏度、稳定性随着 w ( DMPA )的 增加而增大,实验结果表明当 w ( DMPA )为 7�5%时 乳液和胶膜性能最好。 3)膜的拉伸强度随 R值增 大而增大, 断裂伸长率随 R增大而减小, 适宜的 R 值应为 7�5~ 8。 4)用三乙醇胺做中和剂得到的乳 液外观和稳定性好于 NaOH和氨水。 参考文献: [ 1] � 郝广杰,张邦华, 宋谋道, 等 �扩链剂对水性聚氨酯树 脂性能的影响 [ J] �高分子材料科学与工程, 2000, 16 ( 2): 148�154� [ 2] � 陈大俊,李瑶君 �热塑性聚氨酯弹性体中的氢键作用� 动态力学分析 [ J] � 高等学校化学学报, 2001, ( 5 ): 844�846� [ 3] � 宣兆龙,易建政, 杜仕国, 等 �水性聚氨酯涂料研究进 展 [ J]� 化工新型材料, 1999, 27( 7): 20�22� [ 4] � Jung Y C, Sahoo N G, Cho JW. 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