1.電解拋光工藝過程
脫脂→水洗→電解拋光→水洗→中和→水洗→鈍化→水洗→干燥。
2. 溶液組成及工藝參數(shù)
(1)脫脂液采用氫氧化鈉30g/L、磷酸鈉50g/L、碳酸鈉20g/L、op乳化劑5 mL/L、常溫和時間t=10~15min。
(2)中和液5%碳酸鈉溶液
(3)鈍化液50 mL/L檸檬酸鈍化液
(4)電化學拋光液磷酸250~400mL/L、硫酸60~200 mL/L、甘油40~100mL/L、添加劑SSEP-A 10mL/L、添加劑SSEP-B 10mL/L、θ=40~60℃、Ja10~30A/dm2、t=3~6min、陰極鉛板和陽極不銹鋼。
3.主要工序說明
(1)硫酸是一種無機強酸,在溶液中會發(fā)生完全電離,有助于提高拋光液的電導率。硫酸還具有良好的分散性,可提高溶液的分散能力和陽極電流效率,使不銹鋼表面拋光均勻。加熱后硫酸的浸蝕能力會大大的提高,有助于形成擴散層[5]。當硫酸含量低于120mL/L時,不銹鋼難以達到整平的效果,而當硫酸含量超過160mL/L時,不銹鋼表面又會發(fā)生過腐蝕現(xiàn)象,使表面的粗糙度增加,還會降低拋光液使用壽命。因此硫酸含量應控制在120~160mL/L時較好。
(2)磷酸是一種中等強度酸,是不銹鋼電拋光液的主要成分。在拋光過程中既能起到溶解作用又能在不銹鋼表面形成一層不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜,防止不銹鋼發(fā)生過渡溶解。當磷酸的含量低于300mL/L時,拋光液的黏度小轉(zhuǎn)化膜薄,離子擴散速度快,金屬的溶解較快,不利于不銹鋼表面的整平和拋光,當磷酸的含量高于350mL/L時,不僅溶液黏度增大,成本提高,而且拋光速度和樣品光亮度也會降低。因此磷酸用量應控制在300~350mL/L為宜。
(3)只有在適當?shù)碾娏髅芏认?,始終保持一定量的氧氣析出才有利于不銹鋼表面的成膜或溶解。當陽極的電流密度小于15A/dm2時,不銹鋼表面析出的氧氣量較少,起不到拋光的效果,而當陽極電流密度超過20 A/dm2時,氧氣析出較劇烈形成氣流,會造成局部的過腐蝕,在不銹鋼表面會出現(xiàn)痕跡,同時導致拋光液溫度急劇升高,會降低拋光質(zhì)量。因此陽極電流密度應控制在15~20A/dm2范圍內(nèi)。
(4)SSEP-A與SSEP-B兩種添加劑可以提高不銹鋼表面的拋光質(zhì)量。其中SSEP-A是以烏洛托品和明膠為主的復合溶液,其作用是控制不銹鋼反應速度,阻止不銹鋼表面保護膜生長過厚。而SSEP-B的主要成分為糖精,起整平與光亮的作用,以利于獲得光亮平整的不銹鋼表面。
(5)甘油能吸附到陽極的表面與磷酸在不銹鋼表面形成一層牢固的膜,可以防止過渡腐蝕得到較好的表面當甘油含量低于60mL/L時,不銹鋼拋光面粗糙度較大,當甘油含量超過80mL/L后,溶液黏度增加,使操作難度提高。
(6)反應時間過長,會使樣品表面腐蝕量加大,增加拋光液的損耗與能耗。時間一般控制在3到6min較好。
(7)不銹鋼拋光整平的速率會隨溫度的升高而加快,溫度升高能有效降低拋光液黏度,減少陽極表面薄膜的厚度,加速陽極溶解產(chǎn)物的擴散,使溶液的對流加快,陽極上滯留的氣泡容易脫離,這有利于獲得光亮平整的表面。但當溫度超過60℃時,不銹鋼表面的薄膜層很難維持,溶液對流較快,使樣品表面產(chǎn)生過腐蝕或氣帶條紋等缺陷,影響拋光質(zhì)量,當θ低于50℃時,溶液黏度提高,陽極黏膜厚度增加,傳質(zhì)困難,不利于陽極產(chǎn)物擴散,拋光整平效果明顯下降,樣品表面會出現(xiàn)霧狀表面,鏡像模糊不清。拋光θ應控制在50到60℃之間。
4.分析
對以上的表面拋光工藝的敘述列舉僅從工藝的方面來講,機械拋光要比化學拋光、電化學拋光簡潔些,它不需要過多的控制參數(shù),使工藝方法簡單,操作方便,特別是使用W20WA PVA砂輪拋光不銹鋼可獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量整體性能優(yōu)越。