CN101892511B - 奥氏体不锈钢小孔电解抛光方法 - Google Patents

奥氏体不锈钢小孔电解抛光方法 Download PDF

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本发明公开了一种用于电解抛光奥氏体不锈钢小孔的抛光溶液，每升所述抛光溶液中含有磷酸1000-1250g，硫酸200-260g，无水乙醇180-240g。通过合理设计电解抛光溶液和电解抛光工艺参数，很好地实现了奥氏体不锈钢小孔电解抛光，尤其满足了孔径相对较小(孔径≥1mm)、深径比相对较大(≥10mm)的不锈钢小孔、深盲孔以及交叉孔的电解抛光，抛光效果明显优于传统机械、物理方法，根据小孔抛光前的表面状况，最高可以达到镜面。

Description

奥氏体不锈钢小孔电解抛光方法
技术领域
本发明涉及一种奥氏体不锈钢小孔电解抛光的方法，尤其是孔径相对较小(孔径≥1mm)、深径比相对较大(≥10mm)的不锈钢小孔、深盲孔以及交叉孔的电解抛光方法。
背景技术
目前，公知的不锈钢电解抛光方法有很多，但从零件电解抛光部位归结起来有两种：一种为外表面的电解抛光，其主要目的是美观好看或者改变其表面质量，这种工艺方法已经相当成熟，工艺配方及参数相对宽泛，操作控制都比较容易和方便，这也是最常用和比较传统的一类工艺方法；另一种为管状体或腔体内表面的电解抛光，这种电解抛光相对外表面的方法要复杂的多，它需要在溶液配方、电极、工艺参数及溶液流动等方面做到最优化，才可以实现，由于这类工件其管内径或腔体相对都较大，电极之间的间距相对也较大，只要合适合理，完全可以实现较理想的电解抛光，这类工艺方法也已经见于实际应用中。
但是目前在实际工业生产中针对孔径相对较小(孔径≥1mm)、深径比相对较大(≥10mm)的不锈钢小孔、深盲孔的抛光，由于传统的工艺配方主要以磷酸为主，并辅以其他的添加剂，电流密度通常为70-120A/dm2，或者电压为7-15V，甚至更高达30V，其溶液黏度较大、电压电流也过大，通常被认为小孔电解抛光时溶液流动性不好或发热烧伤而无法实现或实现难度相当大等原因，在实际生产中仍然以机械、物理等传统方法居多，效果不是很理想。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的一个技术问题是针对孔径相对较小、深径比相对较大的不锈钢深、盲孔，交叉孔的传统抛光溶液存在的问题，提供一种奥氏体不锈钢小孔的电解抛光溶液。
本发明要解决的另一个技术问题是针对孔径相对较小、深径比相对较大的不锈钢深、盲孔，交叉孔的传统抛光过程中的种种不足，提供一种奥氏体不锈钢小孔的电解抛光方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于电解抛光奥氏体不锈钢小孔的抛光溶液，每升所述抛光溶液中含有磷酸1000-1250g，硫酸200-260g，无水乙醇180-240g。
优选地，每升所述抛光溶液还包括5-8ml重量百分比浓度为30-40％的羟基乙酸溶液。
优选地，所述磷酸的重量百分比浓度为85％，所述硫酸的重量百分比浓度为95％，所述无水乙醇的重量百分比浓度为99.5％。
上述溶液的配制过程：取计量的无水乙醇于容器中，然后再取计量的磷酸和硫酸，分别在搅拌的情况下缓慢加入到无水乙醇溶液中，搅匀后再取计量的添加剂(主要为羟基乙酸溶液)加入配制的溶液中加热到50-65℃待用。
本发明还提供了一种用于电解抛光奥氏体不锈钢小孔的抛光方法，采用上述抛光液对待抛光工件进行抛光处理，每升所述抛光溶液中含有磷酸1000-1250g，硫酸200-260g，无水乙醇180-240g。
优选地，每升所述抛光溶液还包括5-8ml的羟基乙酸溶液。
优选地，所述抛光方法包括步骤：
S1，将待抛光工件穿过电极针并固定在夹持装置上，形成溶液循环通道，并将其整体浸入抛光溶液中；
S2，连接并开启溶液循环流动设备，使抛光溶液以一定速度循环流动；
S3，夹持装置接电源正极，电极针接电源负极，开启直流电源，调整电压范围进行电解抛光。
优选地，所述抛光溶液的温度为50-65℃。
优选地，所述抛光溶液的流速为200-500ml/min。
优选地，所述步骤S3中的电压范围为2.5-4.2V；电流密度为3.5-15A/dm2。
(三)有益效果
通过合理设计电解抛光溶液和电解抛光工艺参数，很好地实现了奥氏体不锈钢小孔电解抛光，尤其满足了孔径相对较小(孔径≥1mm)、深径比相对较大(≥10mm)的不锈钢小孔、深盲孔以及交叉孔的电解抛光，抛光效果明显优于传统机械、物理方法，根据小孔抛光前的表面状况，最高可以达到镜面。
附图说明
图1是依据本发明一种实施方式的不锈钢小通孔电解抛光工艺示意图；
图2是依据本发明另一种实施方式的不锈钢深盲孔电解抛光工艺示意图。
其中，1：工件；2：电极针；3：夹持装置；4：抛光溶液；5：管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例所用的抛光溶液为：每升混合溶液中含有浓度为85％的磷酸1100g；浓度为95％的硫酸240g；浓度为99.5％的无水乙醇210g。电压为4V；电流密度为10A/dm2。
图1是依据本发明一种实施方式的不锈钢小通孔电解抛光工艺示意图。在电解抛光时先将工件1穿过电极针2并固定在夹持装置3上，这样工件1和夹持装置3及管5就共同形成了溶液循环通道，然后将其整体浸入抛光溶液4(溶液温度：50-65℃)中，管5与溶液循环流动设备(蠕动泵或电磁计量泵等)连接并开启，使溶液循环流动(流量：200-500ml/min)，夹持装置3上接阳极(电源正极)，电极针2接阴极(电源负极)，开启直流电源，调整电压在合适范围即可以进行电解抛光。根据粘膜理论，在电场的作用下，阳极(工件1小孔)便发生溶解，而在表面的微凸处的黏膜厚度比凹处小，导致凸处的电阻也较小，从而造成电流集中，所以电流密度也较大，电位也升高，此时表面也析出大量的氧气，而从下到上的循环溶液则可以较好的带走大量的氧气，另外可以更新电场介质和带走电解热，尤利于黏膜溶解扩散，这样就加快了微凸部位金属的溶解速度。随着电解抛光时间的延续，阳极表面上的微凸处被逐渐削平，使整个表面变得平滑、光亮。抛光前小孔表面粗糙度为0.26，用该抛光溶液和抛光方法抛光后表面粗糙度为0.09。
实施例2
本实施例所用的抛光溶液为：每升混合溶液中含有浓度为85％的磷酸1000g；浓度为95％的硫酸200g；浓度为99.5％的无水乙醇180g，6.5ml羟基乙酸溶液，浓度为35％。电压为4.2V；电流密度为15A/dm2。
图1是依据本发明另一种实施方式的不锈钢小通孔电解抛光工艺示意图。在电解抛光时先将工件1穿过电极针2并固定在夹持装置3上，这样工件1和夹持装置3及管5就共同形成了溶液循环通道，然后将其整体浸入抛光溶液4(溶液温度：50-65℃)中，管5与溶液循环流动设备(蠕动泵或电磁计量泵等)连接并开启，使溶液循环流动(流量：200-500ml/min)，夹持装置3上接阳极(电源正极)，电极针2接阴极(电源负极)，开启直流电源，调整电压在合适范围即可以进行电解抛光。根据粘膜理论，在电场的作用下，阳极(工件1小孔)便发生溶解，而在表面的微凸处的黏膜厚度比凹处小，导致凸处的电阻也较小，从而造成电流集中，所以电流密度也较大，电位也升高，此时表面也析出大量的氧气，而从下到上的循环溶液则可以较好的带走大量的氧气，另外可以更新电场介质和带走电解热，尤利于黏膜溶解扩散，这样就加快了微凸部位金属的溶解速度。随着电解抛光时间的延续，阳极表面上的微凸处被逐渐削平，使整个表面变得平滑、光亮。抛光前小孔表面粗糙度为0.39，用该抛光溶液和抛光方法抛光后表面粗糙度为0.14。
实施例3
本实施例选用的抛光溶液为：每升混合溶液中包含浓度为85％的磷酸1250g，浓度为95％的硫酸260g；浓度为99.5％的无水乙醇240g；电压为2.5V；电流密度为3.5A/dm2。
图2是依据本发明再一种实施方式的不锈钢深盲孔电解抛光工艺示意图，其基本原理同上，主要区别就是其电极针2是一种小管电极，其通过夹持装置固定，一方面与直流电源负极连接充当阴极导电作用，另一方面还和管5连接共同形成溶液循环通道，起到输送溶液的作用。其溶液循环是通过管电极将溶液输送到小孔底部，然后通过盲孔自下而上的流出，从而可以保证带走阳极上(工件1盲孔)大量的氧气，并更新电场介质和带走电解热。其抛光过程同上。抛光前小孔表面粗糙度为0.53，抛光后表面粗糙度为0.27。
实施例4
本实施例选用的抛光溶液为：每升混合溶液中包含浓度为85％的磷酸1150g，浓度为95％的硫酸230g；浓度为99.5％的无水乙醇200g；还可以包含7ml羟基乙酸溶液，浓度为30％；电压为3.2V；电流密度为8A/dm2。
图2是依据本发明又一种实施方式的不锈钢深盲孔电解抛光工艺示意图，其基本原理同上，主要区别就是其电极针2是一种小管电极，其通过夹持装置固定，一方面与直流电源负极连接充当阴极导电作用，另一方面还和管5连接共同形成溶液循环通道，起到输送溶液的作用。其溶液循环是通过管电极将溶液输送到小孔底部，然后通过盲孔自下而上的流出，从而可以保证带走阳极上(工件1盲孔)大量的氧气，并更新电场介质和带走电解热。其抛光过程同上。抛光前小孔表面粗糙度为0.50，抛光后表面粗糙度为0.20。
由以上实施例可以看出，本发明实施例通过合理设计电解抛光溶液和电解抛光工艺参数，很好地实现了奥氏体不锈钢小孔电解抛光，尤其满足了孔径相对较小(孔径≥1mm)、深径比相对较大(≥10mm)的不锈钢小孔、深盲孔以及交叉孔的电解抛光，抛光效果明显优于传统机械、物理方法，根据小孔抛光前的表面状况，最高可以达到镜面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于电解抛光奥氏体不锈钢小孔的抛光溶液，其特征在于，每升所述抛光溶液中含有磷酸1000-1250g，硫酸200-260g，无水乙醇180-240g；所述磷酸的重量百分比浓度为85％，所述硫酸的重量百分比浓度为95％，所述无水乙醇的重量百分比浓度为99.5％。
2.如权利要求1所述的抛光溶液，其特征在于，每升所述抛光溶液还包括5-8ml重量百分比浓度为30-40％的羟基乙酸溶液。
3.一种用于电解抛光奥氏体不锈钢小孔的抛光方法，其特征在于，采用抛光液对待抛光工件进行抛光处理，每升所述抛光溶液中含有磷酸1000-1250g，硫酸200-260g，无水乙醇180-240g；所述磷酸的重量百分比浓度为85％，所述硫酸的重量百分比浓度为95％，所述无水乙醇的重量百分比浓度为99.5％；
所述抛光方法包括步骤：
S1，将待抛光工件穿过电极针并固定在夹持装置上，形成溶液循环通道，并将其整体浸入抛光溶液中，所述抛光溶液的温度为50-65℃；
S2，连接并开启溶液循环流动设备，使抛光溶液以200-500ml/min的速度循环流动；
S3，夹持装置接电源正极，电极针接电源负极，开启直流电源，调整电压范围进行电解抛光，电压范围为2.5-4.2V；电流密度为3.5-15A/dm2。
4.如权利要求3所述用于电解抛光奥氏体不锈钢小孔的抛光方法，其特征在于，每升所述抛光溶液还包括5-8ml重量百分比浓度为30-40％的羟基乙酸溶液。
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