小直徑薄壁不銹鋼管內壁的脈衝電化學拋光www.tool-tool.com

介紹了對小直徑薄壁不銹鋼細長管內表面進行脈衝電化學拋光的基本方法，初步分析了脈衝參數、工件移動速度等對拋光質量的影響，與直流電作用下的電化學拋光相比，獲得了較好的加工效果.

以製作心血管擴張支架的冷拉薄壁不銹鋼管材(1Cr18Ni9，內徑Ø2mm，壁厚o.1mm，長度60～80mm)為對象，採用常規的H2PO4電解拋光液對小直徑細長薄壁不銹鋼管內壁進行了脈衝電化學拋光實驗研究，取得了較好的效果。

1 實驗過程

電化學拋光加工通常是在靜止或一定攪拌狀態下的電解拋光液中進行的，工件陽極和工具陰極相對靜止，兩極間施加直流電，極間距較大，一般在100mm左右，陰極面積等於或大於陽極被拋光區域面積，被加工面多為外表面。 對細長孔內表面進行電化學拋光實驗時，工件外表面非加工部位用塑料帶纏繞絕緣，陰極為Ø1mm的鉛絲，從孔中穿過，並與內孔對中。 與大多數外表面拋光相比，陰極面積明顯小於被加工區域面積，極間距也小得多，僅為0.5mm，且孔內環形空間小，所能容納的電解拋光液也很少。 為了減少或消除極間電解液的濃差極化，有利於電解熱和氣體等電解產物及時排出，維持拋光過程穩定，保持拋光質量，同時，為了簡化裝置，實驗採用矩形波脈衝電流進行電化學拋光加工，工件陽極在低速電機帶動下，通過絲槓螺母機構驅動，相對陰極以一定速度左右往復移動。 基本裝置如附圖所示。 基本工藝參數如下:

1.電解槽2.陰極絲3.工件4.拋光液5.硬塑張緊架6.工件夾持架7.連接桿8.螺母9.絲槓10.軸承11.聯軸器12.電機13.導流套 附圖拋光裝置示意圖

工件往復平移速度v=10mm/s

極間距δ=0.5mm

極間電壓V=3～22V

脈衝電流波形為矩形波

脈衝峰值電流密度i_p=0.5～0.9A/cm²

脈衝間隔t₀=2～50ms

脈衝寬度t₁=2、6、10ms

佔空比為1～1/5

電解拋光液溫度T=30～60℃

電解拋光液成分為(45%～55%)H₃PO₄+(15%～25%)H₂SO₄+H₂O+3%添加劑A+2%添加劑B

拋光時間為10～15min

實驗結果與分析

在上述工藝參數範圍內，實驗採用同一種電化學拋光液，並在相同的溫度和電流密度下，分別在如下4種條件下進行電化學拋光的對比實驗:

1. 直流電作用：
2. 直流電作用，同時工件相對陰極以一定速度往復移動：
3. 脈衝電流作用：
4. 脈衝電流作用，工件同時相對陰極以一定速度往復移動。

從實驗結果來看，在條件①下進行拋光後，工件內孔表面呈灰色，局部呈光滑色澤，拋光錶面存在浸蝕和點狀破壞，基本上達不到拋光作用。 其原因主要是孔內空間狹窄，極間距過小，產生的氣體、熱量、鹽類等電解產物不能及時被排出，造成電解拋光液局部濃差極化(鹽類局部過飽和) ，氣泡富集，管腔內拋光區溫度明顯高於外部電解拋光液的正常溫度。

在條件②下進行拋光後，工件表面拋光質量有了一定的改進，拋光區小部分呈灰色，大部分呈一定光澤，但光澤不強，整平程度不高，仍達不到加工要求。 其原因是由於工件相對陰極移動，起到電解拋光液流動或攪拌作用，在一定程序上減弱了實驗條件①中的弊端。

在條件③下獲得的實驗結果較好，工件表面呈明亮光澤，且光澤均勻，平整程度較好，基本上達到了拋光要求。 這 主要是由於脈衝電流有規律間歇供電，能有效地影響陽極表面微觀凸起處的溶解過程：在脈衝間歇時間內，間隙通道中的鹽類電解產物、析氣、析熱得以排出，電解 拋光液在很大程度上得以更新，同時，加工間隙中產生同步的析氣壓力波，可促進電解拋光液的擾動，有利於獲得穩定、理想化的加工過程，從而在較大程度上消除 了實驗條件①中的弊端。

在實驗條件④下獲得的結果最好，達到了同等條件下常規外表面電化學拋光的程度：其原因是工件的移動宏觀上進一步改善了拋光條件，與脈衝電流作用相結合，基本上消除了實驗條件①中的弊端。

在 實驗條件④的基礎上，分別採用不同的脈衝電流密度幅值、脈衝寬度及脈衝佔空比進行了進一步實驗，結果表明，脈衝寬度及電流密度幅值越大，脈衝佔空比越小， 所需拋光時間則越短，拋光效率提高，但拋光效果有所降低：反之，脈衝寬度及電流密度幅值越小，脈衝佔空比越大，所需拋光時間則越長，拋光效率隨之下降，而 拋光效果則有所改善，但改善程度不明顯。 兼顧質量與效率，脈衝寬度及電流密度幅值應取大些，而脈衝佔空比小一些為宜。

3 結論

1. 在電解拋光液狀況一定的條件下，選擇合適的脈衝參數，採用脈衝電流作用與工件(以一定速度相對陰極) 往復移動方式相結合進行小直徑內孔電化學拋光，可獲得與普通外表面電化學拋光加工相同的效果。
2. 採用脈衝電流拋光，電流效率有所提高，一般經過12min左右，即可獲得光亮如鏡(R_a0.1µm左右)的拋光錶面。 但由於脈衝間隔的存在，與常規直流作用下的電化學拋光相比，總的拋光加工時間有所增長。
3. 常規的電化學拋光所使用的電解拋光液中含有80%～85% 的酸及氧化劑，而該工藝所用電解拋光液酸度有所降低，酸及氧化劑含量佔70%，其餘為水及少量添加劑，原料易得，成本比一般拋光液降低10% 左右，拋光液比較穩定，可長期使用。

引用出處：

http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4330&prev=-1&next=4329

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