鋼鐵零件和不銹鋼的電解拋光和化學(xué)拋光

 一、電解拋光

    碳素鋼和低合金鋼，廣泛采用磷酸．鉻酐型拋光溶液。其工藝規(guī)范見表2—4—1。陽極均用鉛材，電源電壓均可為12V。

    配制溶液時(shí)先用少量的水，分別溶解鉻酐、EDTA和草酸，然后加入磷酸并在不斷攪拌下加人硫酸。計(jì)算各組分的用量時(shí)，應(yīng)先測定所用磷酸和硫酸的密度，根據(jù)密度，分別查得質(zhì)量百分濃度，然后，按下式計(jì)算這兩個(gè)組分的需要量：

式中：A為配制1L溶液所需磷酸或硫酸的毫升數(shù)；d為配制好的溶液的密度；d₁為實(shí)際測得的配制所用磷酸或硫酸的密度；b為根據(jù)d₁查得的磷酸或硫酸的質(zhì)量百分含量；口為配方中磷酸或硫酸的規(guī)定含量(質(zhì)量百分比)。   

表2—4—1  碳素鋼和低合金鋼電解拋光的工藝規(guī)范

    配制后的溶液需測量其密度，當(dāng)其密度低于規(guī)定時(shí)，可將溶液在115℃～200℃下，加熱濃縮，以除去多余的水分。   

    新配制的溶液，需在陰極面積大于陽極面積幾倍的情況下，進(jìn)行通電處理，使一部分六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，這時(shí)陽極電流密度為30A／dm²～40A4/dm²，通電量為5A·h／L～6A·h／L。經(jīng)通電處理后，即可進(jìn)行電解拋光。

    溶液在使用過程中，會(huì)由于陽極溶解而不斷積累鐵離子，與此同時(shí)，零件拋光后的光亮度將會(huì)下降，當(dāng)鐵含量(按Fe₂0₃計(jì)算)達(dá)到7％～8％時(shí)，溶液需部分或全部更換。

    溶液中三價(jià)鉻積聚過多時(shí)(Cr₂0₃超過2％)，同樣會(huì)使拋光后的零件表面光亮不足。這時(shí)，可以在陽極面積大于陰極面積幾倍的情況下，進(jìn)行通電處理(陽極用石墨)，陰極最好用素?zé)沾捎枰愿綦x，通電處理完畢時(shí)，除去陰極室內(nèi)三價(jià)鉻化合物。

    溶液中磷酸、鉻酐、硫酸和三價(jià)鉻的含量，應(yīng)定期分析和調(diào)整，溶液的密度應(yīng)經(jīng)常測定，并及時(shí)加水或濃縮溶液，校正密度。

    不銹鋼的電解拋光，廣泛采用磷酸-硫酸型溶液。幾種常見的溶液的工藝規(guī)范，如表2—4—2所列。   

    需要指出的是，配制1號(hào)溶液時(shí)，應(yīng)將磷酸和硫酸依次加入水內(nèi)，冷至室溫后，測量密度，并分析各組分的含量。溶液應(yīng)在70℃～80℃下，以60A／dm²～80A／dm²的陽極電流密度，進(jìn)行通電處理，待通電量達(dá)40A·h／L后，即可使用。配制3號(hào)溶液時(shí)，應(yīng)將磷酸與硫酸混合，鉻酐與水混合溶解，然后將磷酸和硫酸混合液倒人鉻酐的水溶液中加熱至80℃，在攪拌下慢慢加入明膠，此時(shí)溶液反應(yīng)激烈，大約1h反應(yīng)完畢，溶液變?yōu)榫鶆虻牟菥G色。測定并校正溶液的密度，密度合格后，在低的陽極電流密度下，通電處理數(shù)十分鐘，即可用于生產(chǎn)。

在使用過程中，需經(jīng)常測定和調(diào)整溶液的密度。磷酸和硫酸含量要定期分析和調(diào)整。由于陽極溶解，溶液中的鐵含量將會(huì)逐漸聚集升高，當(dāng)鐵含量(按Fe₂0₃計(jì)算)超過7％時(shí)，溶液便逐漸失去拋光能力，這時(shí)，溶液應(yīng)部分或全部予以更換。

二、化學(xué)拋光

低碳鋼零件，可以在含有雙氧水的弱酸性溶液中，進(jìn)行化學(xué)拋光。其工藝規(guī)范如表2—4—3所列。

表2—4—2  不銹鋼電解拋光的工藝規(guī)范

表2—4—3低碳鋼零件化學(xué)拋光工藝規(guī)范

  操作中應(yīng)注意事項(xiàng)：

  (1)由于溶液濃度較低以及雙氧水分解較快，雙氧水的含量需要及時(shí)補(bǔ)充(每次約5g／L～10g／L)，在補(bǔ)充的同時(shí)，還需按4g／L～6g／L補(bǔ)充氫氟酸(指配方2、配方3溶液而言)，使溶液的pH值保持在2．1左右，當(dāng)鐵含量較高時(shí)，pH值應(yīng)控制在1．7～2．1。配方1溶液中草酸的補(bǔ)充量，約為雙氧水補(bǔ)充量的一半。

 (2)溶液中鐵離子含量不應(yīng)超過35g／L，鐵含量過高時(shí)，拋光速度和拋光質(zhì)量都將下降，補(bǔ)充雙氧水和其他成分，都不能恢復(fù)溶液的功能，這時(shí)，溶液應(yīng)更換。

(3)溶液溫度最好控制在15℃～25℃。溫度過高，會(huì)使雙氧水加速分解，影響溶液的壽命。以上拋光過程，是一個(gè)放熱反應(yīng)過程，溶液的溫度將會(huì)升高，需進(jìn)行冷卻降溫。

低、中碳鋼和低合金鋼零件，還可以在以下溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光：

磷酸(H₃P0₄)(d=1．70)    60％(體積)    鉻酐(Cr0₃)    5g／L～l0g／L

硫酸(H₂S0₄)(d=1．84)    30％(體積)    溫度          l20℃～140℃

硝酸(HN0₃)(d=1．40)     10％(體積)   時(shí)間           <10min

溶液中水含量過多，會(huì)導(dǎo)致拋光后的零件表面被腐蝕和失去光澤。所以，拋光前的零件，必須在干燥并加熱至同溶液溫度接近后再進(jìn)槽。溶液經(jīng)一段使用后，如果發(fā)現(xiàn)拋光過程中N0₂的逸出減少，則可酌量加人2％～8％(體積)密度為1．40的硝酸。

不銹鋼則可在下列溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光：

配方(1)

硫酸(H₂SO₄)(d=1．84)     227mL    水      660mL

鹽酸(HC1)(d=1．19)      67mL     溫度    50℃～80℃

硝酸(HN0₃)(d=1．40)     40mL     時(shí)間     3min～20min

拋光時(shí)要抖動(dòng)零件，避免氣泡在表面停滯。加入甘油，可以改善拋光質(zhì)量。

配方(2)

鹽酸(HC1)           66g／L～77g/L       檸檬酸飽和溶液        60mL／L   

硝酸(HN0₃)          180g／L～200g／L    磷酸氫二鈉飽和溶液    60mL／L

氫氟酸(HF)          70g／L～90g／L      溫度                  50℃～60℃

硝酸鐵(Fe(N0₃)₃)     18g／L～25g／L      時(shí)間                  0．5min～5min

冰醋酸(CH₃COOH)      20g／L～25g／L