A= |
 |
式中 A——配制1L溶液所需磷酸或硫酸的毫升数;
d——配制好的溶液的密度;
d
1——实际测得的配制所用磷酸或硫酸的密度;
b——根据d
1查得的磷酸或硫酸的质量百分含量;
α——配方中磷酸或硫酸的规定含量(质量百分比)。
配制后的溶液需测量其密度,当其密度低于规定时,可将溶液在115~200℃下,加热浓缩,以除去多余的水分。
新配制的溶液,需在阴极面积大于阳极面积几倍的情况下,进行通电处理,使一部分六价铬还原为三价铬,这时阳极电流密度为30~40A/dm
2,通电量为5~6A·h/L。经通电处理后,即可进行电解抛光。
溶液在使用过程中,会由于阳极溶解而不断积累铁离子,与此同时,零件抛光后的光亮度将会下降,当铁含量(按Fe
2O
3计算)达到7%~8%时,溶液需部分或全部更换。
表2-2-1 碳素钢和低合金钢电解抛光的工艺规范
 |
1 |
2 |
3 |
4 |
磷酸(H3PO4) |
65~70 |
72 |
66~70 |
60~62 |
硫酸(H2SO4) |
12~15 |
|
|
18~22 |
铬酐(CrO3) |
5~6 |
23 |
12~14 |
|
草酸((COOH)2·2H2O) |
|
|
|
10~15g/L |
硫脲((NH2)2CS) |
|
|
|
8~12 g/L |
乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA) |
|
|
|
1 g/L |
水 |
12~14 |
5 |
18~20 |
18~20 |
溶液密度 |
1.73~1.75 |
|
1.70~1.74 |
1.60~1.70 |
温度/℃ |
60~70 |
65~75 |
75~80 |
室温 |
阳极电流密度/A·dm-2 |
20~30 |
20~100 |
20~30 |
10~25 |
时间/min |
10~15 |
3~5 |
10~15 |
10~30 |
注:配方1适用于含碳量低于0.45%的碳素钢; 配方2适用于各种类型的钢铁,当采用较大的电流密度和进行间断通电时,可以进一步提高表面的光亮度; 配方3适用于各种类型的钢材; 配方4适用于碳素钢和含锰及含镍的模具钢。 |
溶液中三价铬积聚过多时(Cr
2O
3超过2%),同样会使抛光后的零件表面光亮不足。这时,可以在阳极面积大于阴极面积几倍的情况下,进行通电处理(阳极用石墨),阴极最好用素烧陶瓷予以隔离,通电处理完毕时,除去阴极室内三价铬化合物。
溶液中磷酸、铬酐、硫酸和三价铬的含量,应定期分析和调整,溶液的密度应经常测定,并及时加水或浓缩溶液,校正密度。
不锈钢的电解抛光,广泛采用磷酸-硫酸型溶液。几种常见的溶液的工艺规范,如表2-2-2所列。
表2-2-2 不锈钢电解抛光的工艺规范
 |
1 |
2 |
3 |
磷酸(H3PO4) |
50~60 |
42 |
560mL/L |
硫酸(H2SO4) |
20~30 |
|
400mL/L |
铬酐(CrO3) |
|
|
50g/L |
甘油(C3H5(OH)3) |
|
47 |
|
明胶 |
|
|
7~8 g/L |
水 |
20 |
11 |
40mL/L |
密度 |
1.64~1.75 |
|
1.76~1.82 |
电压/V |
6~8 |
15~30 |
10~20 |
阳极电流密度/A·dm-2 |
20~100 |
5~15 |
20~50 |
温度/℃ |
50~60 |
100 |
55~65 |
时间/min |
10 |
30 |
4~5 |
阴极材料 |
铅 |
铅 |
铅 |
注:配方1适用于1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等奥氏体不锈钢的电解抛光; 配方2溶液抛光质量好,但成本高、使用寿命短、有气味; 配方3溶液抛光的质量较好,寿命长,适用于抛光手表等精密零件。所用之磷酸密度为1.70;硫酸密度为1.84。 |
需要指出的是,配制1号溶液时,应将磷酸和硫酸依次加入水内,冷至室温后,测量密度,并分析各组分的含量。溶液应在70~80℃下,以60~80A/dm
2的阳极电流密度,进行通电处理,待通电量达40A·h/L后,即可使用。配制3号溶液时,应将磷酸与硫酸混合,铬酐与水混合溶解,然后将磷酸和硫酸混合液倒入铬酐的水溶液中加热至80℃,在搅拌下慢慢加入明胶,此时溶液反应激烈,大约1h反应完毕,溶液变为均匀的草绿色。测定并校正溶液的密度,密度合格后,在低的阳极电流密度下,通电处理数十分钟,即可用于生产。
在使用过程中,需经常测定和调整溶液的密度。磷酸和硫酸含量要定期分析和调整。由于阳极溶解,溶液中的铁含量将会逐渐聚集升高,当铁含量(按Fe
2O
3计算)超过7%时,溶液便逐渐失去抛光能力,这时,溶液应部分或全部予以更换。
二、化学抛光
低碳钢零件,可以在含有双氧水的弱酸性溶液中,进行化学抛光。其工艺规范如表2-2-3所列。
操作中应注意事项:
1.由于溶液浓度较低以及双氧水分解较快,双氧水的含量需要及时补充(每次约5~10g/L),在补充的同时,还需按4~6g/L补充氢氟酸(指配方2、配方3溶液而言),使溶液的pH值保持在2.1左右,当铁含量较高时,pH应控制在1.7~2.1。配方1溶液中草酸的补充量,约为双氧水补充量的一半。
2.溶液中铁离子含量不应超过35g/L,铁含量过高时,抛光速度和抛光质量都将下降,补充双氧水和其它成分,都不能恢复溶液的功能,这时,溶液应更换。
3.溶液温度最好控制在15~25℃。温度过高,会使双氧水加速分解,影响溶液的寿命。以上抛光过程,是一个放热反应过程,溶液的温度将会升高,需进行冷却降温。
低、中碳钢和低合金钢零件,还可以在以下溶液中进行化学抛光:
磷酸(H
3PO
4)(密度1.70) 60%(体积)
硫酸(H
2SO
4)(密度1.84) 30%(体积)
硝酸(HNO
3)(密度1.40) 10%(体积)
铬酐(CrO
3) 5~10g/L
温度 120~140℃
时间 <10min
表2-2-3 低碳钢零件化学抛光工艺规范
 |
1 |
2 |
3 |
过氧化氢(30%)(H2O2) |
30~50 |
35~40 |
70~80 |
草酸((COOH)2·2H2O) |
25~40 |
|
|
氟化氢铵(NH4HF2) |
|
10 |
20 |
尿素((NH2)2CO) |
|
20 |
20 |
苯甲酸(C6H5COOH) |
|
0.5~1.0 |
1~1.5 |
硫酸(H2SO4) |
0.1 |
|
|
pH值 |
|
2.1 |
2.1 |
润湿剂 |
|
0.2~0.4 |
0.2~0.4 |
温度/℃ |
15~30 |
15~30 |
15~30 |
时间/min |
2~30至光亮 |
1~2.5 |
0.5~2 |
搅拌 |
可以采用 |
需要 |
需要 |
注:1.配方2、配方3的pH值用pH=1.4~3的试纸进行测定; 2.润湿剂可用6501、6504洗净剂或聚乙二醇等。 |
溶液中水含量过多,会导致抛光后的零件表面被腐蚀和失去光泽。所以,抛光前的零件,必须在干燥并加热至同溶液温度接近后再进槽。溶液经一段使用后,如果发现抛光过程中NO
2的逸出减少,则可酌量加入2%~8%(体积)密度为1.40的硝酸。
不锈钢则可在下列溶液中进行化学抛光:
配方(1)
硫酸(H
2SO
4)(密度1.84)227mL
盐酸(HCl)(密度1.19) 67mL
硝酸(HNO
3)(密度1.40) 40mL
水 660 mL
温度 50~80℃
时间 3~20min
抛光时要抖动零件,避免气泡在表面停滞。加入甘油,可以改善抛光质量。
配方(2)
盐酸(HCl) 66~77g/L
硝酸(HNO
3) 180~200g/L
氢氟酸(HF) 70~90g/L
硝酸铁(Fe(NO
3)
3)18~25g/L
冰醋酸(CH
3COOH) 20~25g/L
柠檬酸饱和溶液 60mL/L
磷酸氢二钠饱和溶液 60mL/L
温度 50~60℃
时间 0.5~5min
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