[发明专利]一种自动控制电流、电压及时间的化学抛光设备及其方法

说明书

本发明提供了一种自动控制电流、电压及时间的化学抛光设备，包括电流‑电压传感器、电压控制器、计算机、电源和电解槽，所述电解槽内设有电解液、阴极和作为阳极的工件，所述阴极和工件分别置于所述电解液中并对应设置，所述工件与所述电源的阳极连接，所述电源的阴极串联所述电流‑电压传感器、电压控制器后与所述阴极连接，所述电流‑电压传感器的输出端与所述计算机连接。本发明还提供了一种自动控制电流、电压及时间的化学抛光方法。本发明的有益效果是：通过逐渐升高电压，实时监测“电流‑电压曲线”，捕捉理想的抛光电压和电流。

技术领域

本发明涉及化学抛光设备，尤其涉及一种自动控制电流、电压及时间的化学抛光设备及其方法。

背景技术

电解抛光是一种表面处理技术，目的是为了改善金属表面的微观几何形状，降低金属表面的显微粗糙程度。目前，电解抛光技术已在金属精加工、金相样品制备及那些需要控制表面质量与光洁度的领域获得了极其广泛的应用，并应用于化工、轻工、机械制造、强激光系统、食品加工设备、装饰行业、生物医学等领域。尤其在航空、航天领域，它是保证产品质量的一个重要环节。涉及电解抛光的材料有铁锰合金、纯金属、碳钢、合金钢、有色金属及其合金、贵金属等几乎所有的金属材料。而在实验室内研究某些材料的金属性能，如光学性能、电化学性能、摩擦性能、腐蚀性能、磁性能、电极的衍射性能时，也常运用电解抛光。因为机械抛光过程中，金属表面组织或大或小地在某种程度上被歪曲，在这种情况下进行研究往往不能准确地提供关于金属试片的真正组织和性质，而电解抛光却能满足此要求。

1、电化学抛光设备原理

电化学抛光技术是一种阳极反应，它可以视为电镀过程的逆过程。制件作为阳极置于电解液中，通以直流电，制件的表面将要发生金属的电化学溶解，在晶格内的金属原子会脱离晶格移动到晶格外，并进一步离子化而形成金属离子和放出电子。

2、电化学抛光技术特点

电解抛光是是基于阳极溶解原理去除金属，没有宏观“切削力”和“切削热”的作用，因此工件表面不会产生像切削加工中所形成的塑性变形层，也不会产生残余应力，更不会像电火花、激光加工那样在加工面上产生再铸层，反而还会将原有的变形层和残余应力层去掉。

切削加工的表面粗糙度主要反映在与刀痕垂直的方向上，一般而论，其表面和表面层质量在刀痕平行方向和刀痕垂直方向也不尽相同。电解抛光其阳极溶解不存在方向问题，所以电解抛光表面质量在各个方向上大体相同，其表面粗糙度、几何形貌与切削加工有很大差别。它可以优先溶解掉金属表面的形变层、位错、空穴聚积等电位相组织，从而得到等电位表面。

与机械抛光相比，电解抛光可大大减小工件内部和表面的应力，适用于任何硬度的金属和合金，它依靠选择性溶解材料表面微小的凸出部分使表面光滑，其抛光后的光洁度与表面平整度比机械抛光保持得更长久。它具有其它表面精加工技术无法比拟的高效率、高精度、速度快、劳动强度小的优势，并且具有表面无加工硬化层、耐蚀、耐磨、反射率高等一系列优点。

3、电化学抛光技术关键因素

(1)电解液

不同金属材料所用的电解液配方不同，并且某一种金属材料存在多种电解液配方，抛光效果也不尽相同。在实际操作中，不同电解液所需要的工艺参数也存在差别，例如温度的选择、电压和电流、以及抛光时间。

(2)电压和电流

电压电流是影响电化学抛光的重要因素，直接影响着抛光过程中阳极电流密度。一般的金属或合金都有类似图1所示的电化学抛光电压、电流的特征曲线。平稳抛光阶段(CD段)为理想电压电流工作区。不同金属对应的不同电解液体系，“电流—电压”曲线不同。

(3)温度