CN101718648B - 实验室用金相样品电解抛光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种实验室用金相样品电解抛光装置，包括工作电压与电流密度调节系统、电解液恒温系统、电解时间自动控制与自动报警系统和电解槽，其中工作电压与电流密度调节系统由直流稳压源串接移动电极构成，电解液恒温系统由温控仪、加热元、壳体、加热槽和热电偶构成，电解时间自动控制与自动报警系统由时间继电器和蜂鸣器构成，电解槽由电解槽框体、阳极电极、阴极电极构成，还包括两个支架和横梁。本发明工作电压和电流密度独立可控、抛光效果好，速度快。

Description

实验室用金相样品电解抛光装置

技术领域

发明涉及一种实验室用金相样品电解抛光装置，属于电解抛光装置的技术领域。

背景技术

金相组织观察是材料研究的重要内容，制备高质量金相样品是其前提基础，抛光处理是样品制备的必要环节。目前，抛光处理的方法有机械抛光、化学抛光和电化学抛光。机械抛光的抛光效果差，且需耗费大量的人力和时间，且抛光质量不稳定，特别是面对质地软的金属材料，如铝及铝合金、铜及铜合金，还有钛合金、镁合金等。机械抛光是靠切削或使材料表面产生塑性变形去掉被加工面的凸部而得到平滑面。对于质地较软的材料，如铝合金、铜合金、镁合金及钛合金等，采用机械抛光难以制备高质量的金相样品，且耗费大量的人力和时间，抛光的质量不稳定。化学抛光由于所需设备简单，经济易行而倍受青睐。目前，有色合金的抛光工艺大多数都采用化学抛光。但化学抛光时温度和时间不能很好的控制，往往影响了抛光质量。电化学抛光的抛光质量好，对有色合金都有很不错的抛光效果，这是机械抛光和化学抛光无法比拟的，但市面上的电化学抛光装置都是工业用的，设备昂贵，且电流电压不可独立调节、电解液温度与抛光时间不可自动控制，不适用于学校科研用金相样品的制备。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种实验室用金相样品电解抛光装置。

本发明实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于包括工作电压与电流密度调节系统、电解液恒温系统、电解时间自动控制与自动报警系统和电解槽，其中工作电压与电流密度调节系统由直流稳压源串接移动电极构成，电解液恒温系统由温控仪、加热元、壳体、加热槽和热电偶构成，电解时间自动控制与自动报警系统由时间继电器和蜂鸣器构成，电解槽由电解槽框体、阳极电极、阴极电极构成，还包括两个支架和横梁，加热槽设置于壳体内部，两个支架的底部分别固定于壳体的两侧，两个支架的顶部之间设置横梁，阳极电极和阴极电极的上部与横梁滑动设置，阳极电极和阴极电极的下部插入电解槽框体内，电解槽设置于加热槽内，电解槽的上部并与壳体的上部工作台面固定，在加热槽内还设置加热元，所述加热元与电解槽的底部相对设置，热电偶穿过工作台面插入加热槽内，所述直流稳压源和温控仪的电源端分别接外部交流电源，所述温控仪分别与加热元和热电偶电连接，移动电极的输出端分别接阳极电极、阴极电极和时间继电器的输入端，时间继电器与蜂鸣器电连接，由所述温控仪、时间继电器、蜂鸣器、移动电极和直流稳压源的控制端构成外部控制柜，移动电极设置于外部控制柜上。

所述的实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于所述壳体的底部均布垫条，加 热槽设置于垫条上。

所述的实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于所述阳极电极的底部还设置试样夹持装置。

本发明的实验室用金相样品电解抛光装置延续了电化学抛光的基本原理，独立控制工作电压和电流密度，集成了温度与时间自动控制装置，避免了化学抛光温度和时间难控制的缺点，但设备成本低，易于操作。独特的试件夹持装置、大的工作电压、电流密度、温度与时间的调节范围，使之适合于各种金属材料、各种形状的金相样品的制备。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明依据电化学抛光的原理，抛光效果好，速度快，一般只需要2分钟左右，这是机械抛光无法比拟的；

2、有固定的试件夹，试件在抛光前装入夹持装置后，只需通过按钮来控制抛光过程，省去了机械抛光繁琐的工艺；

3、工作电压和电流密度可通过直流稳压源独立调节，很好地控制了抛光的程度，提高了抛光质量

4、电解液工作温度可控，可以提前设定工作温度，通过电热棒加热电解液，热电偶感知液体温度，使其精确到达所需温度，到达指定温度后，温控仪自动切断加热，温度降低时，温控仪又自动连接加热，使电解液温度处于相对恒温状态，避免了温度的波动对抛光效果的影响；

5、时间继电器可对抛光的时间进行控制，包括时间的设定、暂停、继续、复位等，它通过一个双联开关、一个按钮开关完成，避免了试件的过电解。

附图说明

图1：本发明正视结构图。

图2：本发明左视结构图。

图3：控制柜电路原理图，I：为整个设备输入II：控制电路总开关III：加热电路总开关，IV：多条电路接点，开关指示灯的接入点，V：蜂鸣器，VI：按钮开关，VII：双联开关，VIII：为整个设备控制输出，可由两条接线柱引出装置背后，IX：指示灯，虚框内两元件为温控输出。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

如图1、图2所示，本发明实验室用金相样品电解抛光装置，包括工作电压与电流密度调节系统、电解液恒温系统、电解时间自动控制与自动报警系统和电解槽7，其中工作电压与电流密度调节系统由直流稳压源串接移动电极构成，电解液恒温系统由温控仪、加热元2、壳体、加热槽3和热电偶4构成，电解时间自动控制与自动报警系统由时间继电器和蜂鸣器构成，电解槽7由电解槽框体10、阳极电极9、阴极电极11构成，还包括两个支架8和横梁12，加热槽3设置于壳体内部，两个支架8的底部分别固定于壳体的两侧，两个支架8的顶部之间设置横梁12，阳极电极9和阴极电极11的上部与横梁12滑动设置，阳极电极9和阴极电极11的下部插入电解槽框体10内，电解槽7设置于加热槽3内，电解槽7的上部并与壳体的上部工作台面6固定，在加热槽3内还设置加热元2，所述加热元2与电解槽7的底部相对设置，热电偶4穿过工作台面6插入加热槽内，所述直流稳压源和温控仪的电源端分别接外部交流电源，所述温控仪分别与加热元2和热电偶4电连接，移动电极的输出端分别接阳极电极9、阴极电极11和时间继电器的输入端，时间继电器与蜂鸣器电连接，由所述温控仪、时间继电器、蜂鸣器、移动电极和直流稳压源的控制端构成外部控制柜，移动电极设置于外部控制柜上。

所述的实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于所述壳体的底部均布垫条1，加热槽设置于垫条1上。

所述的实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于所述阳极电极9的底部还设置试样夹持装置。下面为本发明所述装置的原理具体说明：

1、工作电压与电流密度调节系统

由220V直流稳压源和可移动电极构成。通过调节稳压源，可设定电解抛光时的工作电压；电解时，通过调节两电极间的距离，可以改变电解抛光的电流密度。这两个过程独立可控，这就解决了工作电压和电流密度独立可控的技术问题。

2、电解液恒温系统

预先设定电解液工作温度，通过加热元2加热水槽中的水，电解槽置于水槽中，热电偶将电解槽中电解液的温度反馈给温控仪，以精确控制温度，使电解液温度处于相对恒温状态，避免了温度的波动对抛光效果的影响，抛光质量好；该系统实现了电解温度的精确可控。本发明加热元2采用热电阻。

3、电解时间自动控制与自动报警系统

主要由时间继电器和1个蜂鸣器组成。在电解抛光前，预先进行时间设定，到时自动切断电源，并且蜂鸣器自动报警，提醒实验人员电解抛光的完成，及时取出金相样品，避免了金相样品的长时间浸泡，电解液对其的腐蚀作用，确保了抛光的质量。本系统解决了时间自动控制的技术问题。

4、电解槽

电解槽7由电解槽框体10、阳极电极9、阴极电极11构成。该部分是电解抛光的工作区。

5、控制柜

如图3所示：电解抛光控制电路。电解抛光时，只需预先调节面板上的各个参数，此后无需人工操作，均为自动控制。一方面使电解抛光变得简单易行，另一方面保证了实验的安全性。控制柜部分解决了工作电压与电流密度独立可控，温度与时间自动控制部分集于一体的技术问题；

当设备通电后，指示灯(IX)亮。设置控温仪(虚框内部分)温度，使得显示为抛光所需要的温度，另外温控仪与电热棒和热电偶连接，以控制温度；设置时间继电器为抛光所需要的时间；通过设置直流稳压源得到抛光所需的电流和电压。当整个电路通电时，电解抛光开始。可以通过VII开关来暂停和继续电解。当热电偶感知温度达到所需温度时，电热棒加热自动停止，低于所需温度时，加热又自动开始。电解结束后，可通过VI开关来对时间继电器复位。最后切断电路。

电解抛光的原理为电化学反应原理。电化学抛光是一种使用电解液及直流电源的金属表面处理方法，与电镀类似，所不同的是电化学抛光被加工零件作为阳极，与电镀正好相反。电解槽通电后，在被抛光金属表面上形成一层钝化膜，金属离子通过这层膜扩散，表面上的显微(宏观)凸点及粗糙处的高点和毛刺区的电流密度比表面其余部分大，并以较快的速度溶解，从而达到整平和去毛刺的目的。简单的说，电化学抛光就是膜的形成和膜的溶解两个过程。

Claims (3)

1.一种实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于包括工作电压与电流密度调节系统、电解液恒温系统、电解时间自动控制与自动报警系统和电解槽(7)，其中工作电压与电流密度调节系统由直流稳压源串接移动电极构成，电解液恒温系统由温控仪、加热元(2)、壳体、加热槽(3)和热电偶(4)构成，电解时间自动控制与自动报警系统由时间继电器和蜂鸣器构成，电解槽(7)由电解槽框体(10)、阳极电极(9)、阴极电极(11)构成，还包括两个支架(8)和横梁(12)，加热槽(3)设置于壳体内部，两个支架(8)的底部分别固定于壳体的两侧，两个支架(8)的顶部之间设置横梁(12)，阳极电极(9)和阴极电极(11)的上部与横梁(12)滑动设置，阳极电极(9)和阴极电极(11)的下部插入电解槽框体(10)内，电解槽(7)设置于加热槽(3)内，电解槽(7)的上部并与壳体的上部工作台面(6)固定，在加热槽(3)内还设置加热元(2)，所述加热元(2)与电解槽(7)的底部相对设置，热电偶(4)穿过工作台面(6)插入加热槽内，所述直流稳压源和温控仪的电源端分别接外部交流电源，所述温控仪分别与加热元(2)和热电偶(4)电连接，移动电极的输出端分别接阳极电极(9)、阴极电极(11)和时间继电器的输入端，时间继电器与蜂鸣器电连接，由所述温控仪、时间继电器、蜂鸣器、移动电极和直流稳压源的控制端构成外部控制柜，移动电极设置于外部控制柜上。

2.根据权利要求1所述的实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于所述壳体的底部均布垫条(1)，加热槽设置于垫条(1)上。

3.根据权利要求1所述的实验室用金相样品电解抛光装置，其特征在于所述阳极电极(9)的底部还设置试样夹持装置。

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