[發明專利]一種用于金屬圓柱形試樣表面的電解拋光的方法及系統

有效

• 申請號: 202010217289.8
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111455446B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 黃朝文;萬明攀;楊江;徐平偉
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C25F3/16
• 分類號: C25F3/16;C25F7/00;G01N1/32
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明屬于金屬電解拋光裝置技術領域，公開了一種用于金屬圓柱形試樣表面的電解拋光的方法及系統，工作臺上方設有整流器和冷卻槽，冷卻槽設在整流器一側，冷卻槽中放置有圓桶形電解槽；圓桶形電解槽內放置有圓環形的陰極，圓環形陰極通過導線和整流器連接，圓柱形試樣上端通過金屬夾子和導線與整流器連接，然后置于圓桶形電解槽中心位置；電解槽中利用溫度計，實時監測電解液溫度；通過冷卻槽中添加適量的冰鹽水或液氮，調節電解液溫度。本發明解決了傳統電解拋光系統只能電解拋光平面試樣，而不能電解拋光圓柱形試樣的缺點，從而為圓柱形試樣表面的電解拋光提供了有效解決途徑。

技術領域

本發明屬于金屬電解拋光裝置技術領域，尤其涉及一種用于金屬圓柱形試樣表面的電解拋光的方法及系統。

背景技術

目前，最接近的現有技術：電化學拋光又稱電解拋光，是指在一定的外加電壓下，將直流電通過電解池使金屬工件在電解液中發生陽極溶解，從而整平金屬表面平滑并使之產生光澤的加工過程。但是傳統電解拋光系統具有只能電解拋光平面試樣，而不能電解拋光圓柱形試樣的缺點。原因有以下幾點：首先，傳統電解拋光的裝置結構導致被拋光試樣表面形狀受限?；陔娊鈷伖獾母g原理，陰極板與待拋光試樣間構建一個微電化學循環，試樣作為陽極，表面被逐漸均勻腐蝕溶解，腐蝕速率與試樣表面和陰極板間的距離成正比例。因此，腐蝕均勻性也和試樣表面與陰極板間各點距離是否相等相關。傳統電解拋光裝置中陰極板均是一平板，使得被拋光試樣表面形狀受限，只能是一個平面。因為如果是待拋光樣為圓柱形，則與平板陰極對應平行的只能是一條線，這條線的兩側相鄰部位平行線與平板陰極的距離逐漸增加，直至背側部位完全背靠陰極板。拋光過程，圓柱試樣表面與平板陰極對應平行的一條線距離最短，腐蝕速率最快，這條平行線兩側的部位，隨著與平板陰極距離越遠，腐蝕速率越小，其背側腐蝕速率為零。綜上所述，現有技術存在的問題是：傳統電解拋光系統只能電解拋光平面試樣，而不能電解拋光圓柱形試樣。

解決上述技術問題的難度：了解了以上原理，解決圓柱形試樣表面拋光的難度顯而易見。如果不解決陰極板的形狀結構，而且如果不采用本專利的環狀陰極板，則幾乎永遠不能對圓柱形試樣整個圓周表面各部位進行同時電解拋光。

解決上述技術問題的意義：解決金屬圓柱形試樣表面電解拋光的問題，可為金屬圓柱試樣力學性能、疲勞測試、腐蝕等過程原位或偽原位同步觀察圓柱試樣整體表面微觀組織特征變化、裂紋萌生及擴展情況，以及對金屬材料的組織性能關系研究提供試樣制備的技術支撐。

隨著科學的發展，原位觀測技術的進步，對于圓柱形試樣表面微觀組織變化及裂紋萌生及裂紋擴展特征觀察研究的需要，金相組織腐蝕前需要試樣表面呈鏡面狀態，傳統的平板型陰極板的電解拋光裝置已無法滿足這種需求。而且對于金屬的力學性能尤其是疲勞對試樣表面缺陷非常敏感，根據結構設計的需要，材料的疲勞測試所需的試樣也多為圓柱形。原位觀察試樣疲勞裂紋從表面萌生及擴展的過程，對圓柱形試樣表面進行拋光是原位觀察的第一步，解決不了這第一步，后續的試驗及觀察則無法繼續開展。由此，本發明裝置為圓柱形試樣表面拋光提供了一種簡單有效的途徑，為原位觀察圓柱形疲勞表面裂紋的萌生與擴展提供了關鍵的試樣制備技術支持。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種用于金屬圓柱形試樣表面的電解拋光的方法及系統。

本發明是這樣實現的，一種用于金屬圓柱形試樣表面的電解拋光的方法，包括：

步驟一，工作臺上方設有整流器和冷卻槽，冷卻槽設在整流器一側，冷卻槽中放置有圓桶形電解槽；

步驟二，圓桶形電解槽內放置有圓環形的陰極，圓環形陰極通過導線和整流器連接，圓柱形試樣上端通過金屬夾子和導線與整流器連接，然后置于圓桶形電解槽中心位置；

步驟三，電解槽中利用溫度計，實時監測電解液溫度；通過冷卻槽中添加適量的冰鹽水或液氮，調節電解液溫度。

進一步，所述步驟二中，電解槽或圓形環陰極直徑D＝金屬圓棒直徑d+30～50mm，電解槽深度H＝金屬圓棒試樣長度的1.5～3倍。