真空工艺 | 表面净化处理的基本方法:电化学清洗处理

2019-12-20 admin 张以忱

  真空表面净化处理的基本方法:电化学清洗处理将待清洗的金属零件放在某种溶液中,并将零件接在电源的正极或负极,另外再用某一材料制作成的极板接电源的另一极,调节电源电压,获得一定电流密度,达到去油和去除金属表面氧化层的目的。

电解浸蚀

正版免费资料大全挂牌网   采用电解浸蚀方法可以缩短浸蚀时间及减少溶液的消耗,并可以得到化学浸蚀所不易得到的浸蚀效果。如不锈钢采用化学浸蚀方法,需用强硝酸和盐酸浸蚀,所产生的气体对人体有害,而用电解浸蚀则用弱酸即可。

  电解去油的原理是:电解时在作为零件的电极上剧烈地产生气泡(阳极产生氧气,阴极产生氢气),零件上附着的油脂薄层因受气泡机械力的冲击而破坏,同时油脂亦和碱液起皂化和乳化作用,加速了去油过程。

  电解浸蚀分为阳极浸蚀和阴极浸蚀两种。

  阳极浸蚀是将被清洗的金属零件放在某种溶液中,并将零件接在电源的正极,阴极板材料可用铅、钢或铁。电解时在阳极产生氧气,由于受氧气气泡的机械冲击作用从而将氧化物剥离。浸蚀通常在室温下进行,也可加热至50 ~ 60℃,浸蚀时间需根据工件表面状况而定。

  阴极浸蚀是把工件接至阴极,用铅、铅锑合金或硅铁作阳极。浸蚀时在阴极上产生氢气将氧化物还原并消除氧化层。同时也由于氢气逸出时的机械力量使氧化层脱落。

  电解浸蚀常用的是阳极浸蚀法。阳极浸蚀法需注意浸蚀过度及浸蚀不均匀的问题,尤其是形状复杂的零件。阴极浸蚀不会产生过度浸蚀,但零件容易产生渗氢发脆现象。电解浸蚀的效果取决于金属表面氧化层的状态,如果氧化层厚且密集,则电解浸蚀较难去除,疏松而多孔的氧化层则容易去除。在其它条件相同的情况下,调节电解浸蚀中的电流大小,就可以调节浸蚀的强弱,得到不同光洁度的表面。

  电解浸蚀所用的电源电压通常为2 ~ 12V,极间距离为 50 ~ 150mm。可通过调节电压和极间距离来达到去除金属表面氧化层的目的。

  如果用电解浸蚀方法去油,则效率比化学去油高好几倍。可以用碱液作为电解液,电源可用交流或直流。直流电解的去油速率比交流快。如用直流电源进行电解去油时,常把被清洗的零件接至阴极。

  电解去油常用的碱液配方如下(与碱液去油相同):

  烧碱 (NaOH)    60 g/L

  纯碱 (Na2CO3)   20 g/L

  氰化钠 (NaCH)   20 g/L

  水玻璃 (Na2SiO3)   8 g/L

  工艺参数为:

  温度:25℃

  电压:6~10V(零件接阴极,阳极材料用不锈钢)

正版免费资料大全挂牌网   电流密度:40~80mA/cm2

  处理时间:1~2 min

  一般电解去油的时间应短一些。对铜极其合金,只能用阴极去油,如果用阳极去油,则铜的表面将形成厚而牢固的黑色氧化膜,不易清除。

  电解去油后,零件应先在温水(~ 60℃)中洗涤,以溶解金属表面上形成的肥皂,然后在冷水中冲洗。由于在去油清洗过程中(尤其是阴极电解),所产生的氢气可溶解在工件中,成为工作中附加的放气率。因此,在零件总装之前,需用真空高温烘烤(用于超高真空的不锈钢烘烤温度为900℃)除去大部分氢气。

电化学抛光

  电化学抛光表面处理的原理与电解浸蚀相同,但是所用的电解液与电解浸蚀液不同。对于大部分金属来说,都可以采用电化学抛光方法清洗。

  该方法为电镀的逆过程,抛光时,工件接阳极被“退镀”,阴极通常用紫铜、铅、钢等金属制成,其面积为阳极的面积5倍以上,阴、阳极距离为50 ~120mm。由于电场集中于高点处,致使处于高点的金属被迅速地除掉,使金属表面变得很均匀,结果获得了理想的光洁表面。

  在抛光过程中零件的损耗极少,抛光后可得到光洁度很高的表面。抛光前零件的表面粗糙度以Ra1.6~0.8 为宜,并需彻底去油。

  其电解液配方如下:

  正磷酸(H3PO4)    65%(质量百分数)

  硫 酸(H2SO4)   15%

  铬 酐(CrO3)   6%

  去离子水 14%

  电化学抛光表面处理的工艺参数见下表1。

不同金属材料的电化学抛光工艺参数

表1 不同金属材料的电化学抛光工艺参数

  电化学抛光后,需将零件放入到2~5%的氨水内中和15~20s,然后再用水清洗,无水乙醇脱水,烘干。