[發(fā)明專利]一種自動控制電流、電壓及時間的化學拋光設備及其方法

在審

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• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109267143A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉興軍;姚志富;張倩;王翠萍;楊鵬博;王瑞芳;陳志鵬;歐陽明亮
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學（深圳）
• 主分類號: C25F3/16
• 分類號: C25F3/16
• 代理公司: 深圳市添源知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本發(fā)明提供了一種自動控制電流、電壓及時間的化學拋光設備，包括電流?電壓傳感器、電壓控制器、計算機、電源和電解槽，所述電解槽內(nèi)設有電解液、陰極和作為陽極的工件，所述陰極和工件分別置于所述電解液中并對應設置，所述工件與所述電源的陽極連接，所述電源的陰極串聯(lián)所述電流?電壓傳感器、電壓控制器后與所述陰極連接，所述電流?電壓傳感器的輸出端與所述計算機連接。本發(fā)明還提供了一種自動控制電流、電壓及時間的化學拋光方法。本發(fā)明的有益效果是：通過逐漸升高電壓，實時監(jiān)測“電流?電壓曲線”，捕捉理想的拋光電壓和電流。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及化學拋光設備，尤其涉及一種自動控制電流、電壓及時間的化學拋光設備及其方法。

背景技術(shù)

電解拋光是一種表面處理技術(shù)，目的是為了改善金屬表面的微觀幾何形狀，降低金屬表面的顯微粗糙程度。目前，電解拋光技術(shù)已在金屬精加工、金相樣品制備及那些需要控制表面質(zhì)量與光潔度的領域獲得了極其廣泛的應用，并應用于化工、輕工、機械制造、強激光系統(tǒng)、食品加工設備、裝飾行業(yè)、生物醫(yī)學等領域。尤其在航空、航天領域，它是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。涉及電解拋光的材料有鐵錳合金、純金屬、碳鋼、合金鋼、有色金屬及其合金、貴金屬等幾乎所有的金屬材料。而在實驗室內(nèi)研究某些材料的金屬性能，如光學性能、電化學性能、摩擦性能、腐蝕性能、磁性能、電極的衍射性能時，也常運用電解拋光。因為機械拋光過程中，金屬表面組織或大或小地在某種程度上被歪曲，在這種情況下進行研究往往不能準確地提供關(guān)于金屬試片的真正組織和性質(zhì)，而電解拋光卻能滿足此要求。

1、電化學拋光設備原理

電化學拋光技術(shù)是一種陽極反應，它可以視為電鍍過程的逆過程。制件作為陽極置于電解液中，通以直流電，制件的表面將要發(fā)生金屬的電化學溶解，在晶格內(nèi)的金屬原子會脫離晶格移動到晶格外，并進一步離子化而形成金屬離子和放出電子。

2、電化學拋光技術(shù)特點

電解拋光是是基于陽極溶解原理去除金屬，沒有宏觀“切削力”和“切削熱”的作用，因此工件表面不會產(chǎn)生像切削加工中所形成的塑性變形層，也不會產(chǎn)生殘余應力，更不會像電火花、激光加工那樣在加工面上產(chǎn)生再鑄層，反而還會將原有的變形層和殘余應力層去掉。

切削加工的表面粗糙度主要反映在與刀痕垂直的方向上，一般而論，其表面和表面層質(zhì)量在刀痕平行方向和刀痕垂直方向也不盡相同。電解拋光其陽極溶解不存在方向問題，所以電解拋光表面質(zhì)量在各個方向上大體相同，其表面粗糙度、幾何形貌與切削加工有很大差別。它可以優(yōu)先溶解掉金屬表面的形變層、位錯、空穴聚積等電位相組織，從而得到等電位表面。

與機械拋光相比，電解拋光可大大減小工件內(nèi)部和表面的應力，適用于任何硬度的金屬和合金，它依靠選擇性溶解材料表面微小的凸出部分使表面光滑，其拋光后的光潔度與表面平整度比機械拋光保持得更長久。它具有其它表面精加工技術(shù)無法比擬的高效率、高精度、速度快、勞動強度小的優(yōu)勢，并且具有表面無加工硬化層、耐蝕、耐磨、反射率高等一系列優(yōu)點。

3、電化學拋光技術(shù)關(guān)鍵因素

(1)電解液

不同金屬材料所用的電解液配方不同，并且某一種金屬材料存在多種電解液配方，拋光效果也不盡相同。在實際操作中，不同電解液所需要的工藝參數(shù)也存在差別，例如溫度的選擇、電壓和電流、以及拋光時間。

(2)電壓和電流

電壓電流是影響電化學拋光的重要因素，直接影響著拋光過程中陽極電流密度。一般的金屬或合金都有類似圖1所示的電化學拋光電壓、電流的特征曲線。平穩(wěn)拋光階段(CD段)為理想電壓電流工作區(qū)。不同金屬對應的不同電解液體系，“電流—電壓”曲線不同。

(3)溫度