不銹鋼電解刷式拋光工藝研究

郭志英 趙世超 才文臣 王 哲

（中航黎明錦西化工機械（集團）有限責任公司)

不銹鋼電解刷式拋光工藝研究

郭志英*趙世超 才文臣 王 哲

（中航黎明錦西化工機械（集團）有限責任公司)

闡述了不銹鋼電解刷式拋光的原理和工藝過程。以不銹鋼筒體為研究對象，采用不銹鋼刷式拋光工藝進行試驗研究。該工藝可降低工件表面粗糙度，使其表面光滑、耐腐蝕。

不銹鋼 筒體 電解刷式拋光 表面粗糙度 性能測試

本文所述的電解刷式拋光工藝適用于攪拌設備及非標化工設備的不銹鋼表面電解拋光，包括筒體、封頭內表面以及內部零部件外表面。電解刷式拋光是在槽內電解拋光基礎上發展起來的槽外式電解拋光。與槽內電解拋光相比，電解刷式拋光有如下優點：消耗電解液少，用電少，拋光成本低幾十倍，而拋光效率高20倍；由于電解液內不含鉻酸及硫酸，對人體危害小且對工件不易造成腐蝕；陰極的制作也十分方便，電解液常溫即可操作。

1 工藝原理及特點

電解刷式拋光是在槽內電解拋光基礎上發展起來的槽外式電解拋光。它利用電解過程中金屬表面凸出部分的溶解速率大于凹入部分的溶解速率這一特點，對微觀粗糙的金屬材料表面進行處理，以使表面光亮與平整。經電解刷式拋光工藝處理后，平滑、光亮的金屬表面不僅美觀，而且具有較強的防腐蝕性能。

電解刷式拋光的特點是陽極小而簡單，操作靈活，使用方便，1～2人便可操作，特別適用于大型工件及現場施工的工件。經電解刷式拋光后，筒體內表面粗糙度可達到Ra≤0.1 μm。

2 電解刷式拋光工藝的難點及解決辦法

電解刷式拋光對我們來說是一個新的課題。由于電解刷式拋光在拋光行業里應用很少，其工藝、電解液配方非常少見，國內有關這方面的學術資料也不多。我們結合現有電解拋光經驗，通過外出學習考察、查詢相關書籍資料，確定了攻關難點，通過多次試驗解決了工藝問題。

2.1 電解液配方

電解拋光本身是一個微觀腐蝕過程。如何控制腐蝕程度，使其去除微觀高點能夠恰到好處，這是電解刷式拋光的關鍵。

在電解刷式拋光試驗過程中，電解液配方的正確選用是電化學拋光的重要先決條件。電解液成分不合理，工件表面很快就被腐蝕掉，同時也破壞了原有的拋光表面，使其表面粗糙度增大。

經過試驗并分析產生問題的原因，發現極易造成腐蝕作用的主要因素是強酸的作用。在經過多次試驗后，最終確定了以磷酸為主液、添加少量添加劑的電解液。這種電解液配方不僅緩解了腐蝕，同時也使表面粗糙度有了很大的改善。

2.2 工藝參數的確定

（1）拋光電流密度

電流密度直接決定電解拋光的質量和效率。通過對比分析試驗得知，電流密度過大，會導致溫度升高過快，拋光表面腐蝕、發白，甚至還會降低原有的拋光精度，達不到預期的拋光效果。經過反復試驗，最終確定了拋光電流密度為6～10 A/dm2。在該電流密度下，拋光試驗效果最理想。

（2）拋光速度

電解刷在工件上往復涂刷，在通電情況下，涂刷速度過快，起不到拋光效果；涂刷速度過慢，易造成拋光面過熱進而造成拋光表面腐蝕、麻點。在試驗過程中，我們采取拋光速度從快到慢反復多次試驗，最終確定了最佳的拋光速度為3 m2/h。總之，電化學拋光過程中，電解液配方、拋光電流、拋光速度都是影響電解刷式拋光質量的重要因素。

3 工藝方案的選擇

由于槽外刷式拋光與槽內拋光不同，拋光刷與工件平面接觸，不能儲存電解液，因此只能采用外供式供液。根據電化學拋光原理，結合槽式拋光的經驗及數據，選擇三種不同的電解液供液方式做試驗。 （1）電解刷沾液式； （2）外部往電解刷倒液式； （3）高位桶自動供液式。經過篩選我們確定了第3種供液式為最佳方案。該方案可以實現自動供液，節約人力，提高拋光效率。

4 工裝的設計與制造

電解刷式拋光陰極結構特殊，其與工件表面間隙很小，且與工件形狀有關。這種拋光工藝要求電刷既能起到導電作用，還要滿足供液的需求，且包覆層須耐磨、耐腐蝕。為此，選用了多種方案試驗，最終確定了陰極刷不銹鋼底板為 80 mm×100 mm×4 mm，包覆材料為優質石棉網結構，包覆厚度為20 mm。試驗表明，該結構陰極刷達到了設計要求。

5 拋光試驗

5.1 工藝參數和試驗設備

所采用的電解刷式拋光工藝參數為：（1）電解液為H3PO4+添加劑；（2）電流密度為6～20 A/dm2；（3）電壓為 6～10 V； （4）電解液溫度為常溫；（5）電解液壓力為常壓； （6）拋光速度為3 m2/h；（7）所用的陰極板大小為80 mm×100 mm×4 mm；（8）陰極材料為304。

工藝設備、儀器和材料及其參數分別為：直流電源，電流0～20 A，電壓0～36 V；電解拋光液為添加劑、磷酸；陰極筆、陰陽極導線各1根；量杯2個 （1個2500 mL和一個500 mL）；電解液盆1個，脫脂棉、酒精、清水若干。拋光工件為2000 mm×1500 mm不銹鋼筒體 （內表面手工拋光）。

5.2 試驗步驟和試驗記錄

按工藝要求先將電解液配制好，再將浸漬特種電解液的陰極筆貼合在工件 （陽極）的被拋光部位并做相對運動，完成電解拋光的全過程。拋光結束后先用清水清洗工件，再用脫脂棉擦干凈水分，最后用酒精將工件擦洗干凈。

試驗記錄如下：試驗時電流為6～20 A，電壓為6～10 V。對電解拋光前后的筒體進行Ra值測量，共計測量20點，即試驗前后沿筒體軸向等距離各測10點。表面粗糙度測量儀為TR210，測量結果如表1所示。

表1 表面粗糙度Ra（單位：μm）

6 試驗結論

（1）外觀：用肉眼觀察，工件表面形成了鈍化膜，在陽光照射下有紫紅色光澤，手摸表面十分光滑。 （2）表面粗糙度：經表面粗糙度檢測儀檢測，拋光后表面粗糙度Ra平均值達到了0.089 5 μm。

Process Research of Brushy-electrolytic Polishing for Stainless Steel

Guo Zhiying Zhao Shichao Cai Wenchen Wang Zhe

Elaborated the principle and process of brushy-electrolytic polishing for stainless steel.With stainless steel cylinder as the research object,studied the brushy-electrolytic polishing.The process could reduce the surface roughness of work pieces,and bring smooth surface and corrosion resistance.

Stainless steel;Shell;Brushy-electrolytic polishing;Roughness;Performance testing

TQ 153

2013-02-18）

*郭志英，女，1970年生，高級工程師。葫蘆島市，125001。