钢铁零件的电解抛光和化学抛光
2006-12-31 14:49:31| 分类：
电镀
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钢铁零件的电解抛光和化学抛光
|
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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