CN107151816B - 一种电解抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电解抛光方法，用于对工件的内壁面进行电解抛光，其特征在于，通过阳极与阴极夹持呈倒置的工件的两端，电解棒垂直向上延伸入工件的内部，电解棒或者工件的口部自回流管或者电解槽中汲取电解液并喷入工件内部，以将电解液充满工件的内部腔体，所述工件的内部腔体的电解液的压力大于或者等于所述电解槽或者回流管中的电解液的压力。通过本发明所示出的一种电解抛光方法，有效的防止了电解液与工件的不锈钢基体表面形成气泡，从而提高了采用电解液对具有不锈钢基体的工件进行电解抛光时的抛光效果。

Description

一种电解抛光方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种电解抛光方法。

背景技术

电解抛光是一种对金属工件表面进行精加工的方法，该方法是将金属工件放在装有电解抛光液的电解抛光槽中，对电解抛光液通电进行电解。随着电解的进行，在金属工件表面形成粘度较大的液膜，金属工件凹凸不平的表面上液膜厚度分布不均匀，凸起部分表面上的液膜薄，而其余部分表面上的液膜厚，故阳极表面各处电阻不相同。金属工件凸起部分电阻小，电流密度较大，使凸起部分比凹下部分溶解快。因此，粗糙不平的金属工件表面变得平滑光亮，达到抛光的效果。

公开号为CN104451854A的中国发明专利申请公开了一种不锈钢抛光工艺，其主要采用化学抛光与等离子电浆抛光方法对不锈钢基体进行非机械式抛光。但是，该现有技术在对不锈钢基体进行抛光时，混合酸液与不锈钢基体之间会存在气泡，从而导致抛光效果不佳。

同时，其他现有技术中的有关对不锈钢基体进行电解抛光时，由于电解液(其通常由几种无机酸混合而成)存在较大的粘度，因此在电解抛光时电解液无法彻底浸润不锈钢基体，从而导致电解液与不锈钢基体之间存在气泡，尤其是对于不锈钢制成的杯体的内部而言更为严重。一旦在杯体的内壁面存在气泡，在电解抛光完成后就会形成“白斑”，因此，现有技术中的电解抛光存在较为严重的工艺瑕疵。

有鉴于此，有必要对现有技术中的电解抛光方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于电解抛光方法，用以防止电解液与工件的不锈钢基体表面形成气泡，并提高采用电解液对具有不锈钢基体的工件进行电解抛光时的抛光效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种电解抛光方法，用于对工件的内壁面进行电解抛光，通过阳极与阴极夹持呈倒置的工件的两端，电解棒垂直向上延伸入工件的内部，电解棒或者工件的口部自回流管或者电解槽中汲取电解液并喷入工件内部，以将电解液充满工件的内部腔体，所述工件的内部腔体的电解液的压力大于或者等于所述电解槽或者回流管中的电解液的压力。

作为本发明的进一步改进，所述工件的内部腔体的电解液压力与所述电解槽或者回流管中的电解液的压力所形成的压力差为0.01～0.05MPa。

作为本发明的进一步改进，所述工件的内部腔体的电解液压力与所述电解槽或者回流管中的电解液的压力所形成的压力差为0.02MPa。

作为本发明的进一步改进，所述电解液包括硫酸与磷酸，所述硫酸与磷酸的体积比为4:6。

作为本发明的进一步改进，所述电解液由磷酸、磷酸与铬酸组成，所述磷酸、磷酸与铬酸的体积比为4:6:0.035。

作为本发明的进一步改进，还包括对工件执行超声波清洗。

作为本发明的进一步改进，所述电解抛光的电解时间为2～8分钟，电流为30～60A，电压为5～12VDC。

作为本发明的进一步改进，所述工件的内部腔体的电解液的压力大于所述电解槽或者回流管中的电解液的压力，且随着电解抛光的推进，所述工件的内部腔体的电解液的压力与所述电解槽或者回流管中的电解液的压力所形成的压力差形成脉冲式交替。

作为本发明的进一步改进，电解棒或者工件的口部自回流管或者电解槽中汲取电解液，并以垂直向上和/或水平横向喷入的方式将电解液充满所述工件的内部腔体。

作为本发明的进一步改进，所述电解棒自回流管中汲取电解液并沿垂直向上与水平横向共同喷入工件的内部腔体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明所示出的一种电解抛光方法，有效的防止了电解液与工件的不锈钢基体表面形成气泡，从而提高了采用电解液对具有不锈钢基体的工件进行电解抛光时的抛光效果。

附图说明

图1为倒置式电解抛光装置在执行电解抛光处理时的结构示意图；

图2为倒置式电解抛光装置在执行电解抛光处理时在变形例中的结构示意图；

图3为倒置式电解抛光装置在执行电解抛光处理时在另一种变形例中的结构示意图；

图4为本发明一种电解抛光设备的结构示意图；

图5为图4所示出的电解抛光设备的侧视图；

图6为工件框的结构示意图；

图7为图6所示出的工件框中的上定位板的结构示意图；

图8为电解棒中置入排气管的示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

参图1、图4及图5所示，一种电解抛光方法，用于对工件3的内壁面进行电解抛光，通过阳极1与阴极8活动或者固定夹持呈倒置的工件3的两端并至少将阴极8整体浸润在电解槽80所贮存的电解液中，电解棒2垂直向上延伸入工件3的内部，电解棒2自电解槽80中汲取电解液81并沿垂直方向喷入工件3的内部腔体31，以将电解液81充满工件3的内部腔体31。电解液通过环形通孔110返回至回流管9中进行汇集并流入储液桶82中。所述工件3的内部腔体31的电解液的压力大于或者等于所述回流管9中的电解液81的压力。

具体的，工件3的内部腔体31的电解液的压力与所述回流管9中的电解液81的压力所形成的压力差为0.01～0.05MPa，优选的，该工件3的内部腔体31的电解液的压力与所述回流管9中的电解液的压力所形成的压力差为0.02MPa。

在本实施例中，电解液包括硫酸与磷酸，所述硫酸与磷酸的体积比为4:6，并具体用于对金属牌号为SUS304的不锈钢基材进行电解抛光。同时，为了对金属牌号为SUS314的不锈钢基材进行电解抛光，该电解液由磷酸、磷酸与铬酸组成，所述磷酸、磷酸与铬酸的体积比为4:6:0.035。

在本实施例中，硫酸、磷酸及铬酸的质量浓度为75％。电解抛光的电解时间为2～8分钟，电流为30～60A，电压为5～12VDC。最优选的，该工件3的内部腔体31的电解液的压力大于所述回流管9中的电解液的压力，且随着电解抛光的推进，所述工件3的内部腔体31的电解液的压力与所述回流管9中的电解液的压力所形成的压力差形成脉冲式交替，即在电解液垂直向上注入工件3的内部腔体31的初始阶段需要形成上述压力差，以充分赶走工件3的内部腔体31及其工件3的内壁面上所粘附的气泡，以提高电解抛光的效果，并随着电解抛光过程的推进，阶段性的形成上述压力差。

参图1、图4及图5所示，在本实施方式中，采用工件3倒置式的姿态通过电解棒2延伸入工件3的内部腔体31中，并注入电解液81。电解液81参图1中箭头所示出的方向并采用自下而上的方式流经电解棒2所形成的呈柱状的通道20，并从顶部的开口处22呈喷射状流出电解棒2，并最终充满工件3的内部腔体31。

在进行电解抛光时，工件3位于阳极1与阴极8之间。阳极1可被电极升降机构40整体的作上升与下降运动，从而使得工件3的两端端部分别被阳极1与阴极8所夹持。需要说明的是，在本申请中，所述工件3是具有杯状或者碗状并具有不锈钢内壁面的物品，并需要通过在阳极1、阴极8、电解棒2与电解液81的协同作用，以完成对工件3的内壁面所具有的不锈钢内壁面的电解抛光处理。当阳极1与阴极8同时被电解液所浸润时，可同时对工件3的内壁面与外壁面作电解抛光处理。

在本实施方式中，该倒置式电解抛光装置，包括：电解槽80，在电解槽中垂直设置的若干电解棒2，被电解槽80中循环流动的电解液81所浸润的阳极1和阴极8，以及，回流管9。电解棒2内部中空且两端端部分别延伸入工件3和回流管9中，工件3位于阳极1与阴极8之间，工件3通过其口部32与回流管9连通，所述工件3的口部32向下布置，并通过环形通孔110与回流管9相连通。具体的，该电解棒2呈直线形，当然该电解棒2也可被配置为螺旋形或者其他形状，以大致充满工件3的内部腔体31，以进一步提高电解液充满工件3的内部腔体31的注入效果，防止内部腔体31及工件3的内壁面粘附气泡，从而提高了对工件3的内壁面的电解抛光效果。

回流管9呈板状，并可同时与多个呈倒置式的工件3贴合连接并同时连通多个环形通孔110，以为多个工件3输送或者反流电解液。在电解抛光过程中，阳极1、工件3、阴极8、回流管9被整体的置于电解槽80的电解液81中。同时，将5～12VDC的直流电接入阳极1与阴极8，并以电解液81为介质对工件3的内壁面和/或外壁面进行电解抛光。整个电解抛光的电解时间为120～480秒，电解抛光中的电流为30～60A。

在本实施方式中，为了避免工件3的内部腔体31出现气泡，工件3的内部腔体31中的电解液的压力大于所述电解槽80中的电解液的压力，亦即，工件3的内部所充满的电解液的压力大于工件3外部的电解液的压力。具体的，为了形成上述电解液的压力差，工件3的口部32与回流管9之间设置密封圈11。该密封圈11可优选采用具有弹性且耐酸腐蚀性能良好的橡胶或者硅胶制成，当然还密封圈11也可采用聚四氟乙烯制成，用于将工件3的口部32与回流管9之间阻挡电解液从口部32处横向流出并进入到电解槽80中。口部32的底缘321在阳极1与阴极8的共同夹持下，使得口部32的底缘321与密封圈11的上表面实现可靠的压紧与隔离。

具体的，参图1所示，密封圈11套设在电解棒2的外侧，并与电解棒2之间形成环形通孔110，以通过该环形通孔110将工件3的内部腔体31与回流管9建立电解液的流通通道。同时，在回流管9与储液桶82之间设置循环泵83，以通过循环泵83提供电解液81循环的动力，循环泵83通过管道831连接回流管9，同时通过管道821连接储液桶82。从环形通孔110流出的电解液81进入回流管9中，并依次通过管道831、循环泵83、管道821流入储液桶82中，并重新沿着延伸入电解槽80中的电解棒2的底部所形成的开口，重新沿电解棒2垂直向上喷射并注入工件3的内部腔体31中。需要说明的是，上述电解液81的流经路径/方向也可为逆向的，并按照上述的流经路线作逆向循环。在本实施方式中，循环泵83选用型号为40CQ-20的磁力泵。

在本实施方式中，电解棒2在向上输送并从顶部开口处22喷射电解液时，工件3的内壁面的气泡可沿着环形通孔110被电解液81带入至回流管9中，并可通过在回流管9中所设置的气泡隔离装置(例如：气泡去除器)将多余的空气或者气泡从回流管9中排出。

同时，在本实施方式中，该回流管9的底部还设有法兰圈5，嵌套在法兰圈5上的锁紧螺母7，以及嵌套在锁紧螺母7与法兰圈5之间的密封套6。锁紧螺母7的底部设置所述阴极8。

实施例二：

参图3、图4及图5所示，本实施例与实施例一的主要区别在于，在本实施方式中，电解棒2的侧壁上开设若干喷射孔21。同时，本实施例中的电解棒2既可呈直线形，也可呈螺旋形，并在电解棒2的侧壁上开设若干喷射孔21。

在本实施例中，开设的喷射孔21的作用为：电解液81在电解棒2所形成的呈柱状的通道20向上流动时，可将部分电解液81实现横向的水平喷射，将电解液以水平横向喷入的方式向工件3的内壁面进行喷射、冲洗，从而将电解液充满所述工件3的内部腔体31，以将水平环状喷射的电解液81将附着在工件3的内壁面上所残留的气泡剥离并从环状通孔110处带离工件3的内部腔体31，以在工件3进行电解抛光时避免工件3的内壁面上存在气泡，从而进一步提高了该倒置式电解抛光装置对工件3的内壁面(不锈钢基材)进行电解抛光的效果，能够更好防止工件3的内壁面出现“白斑”这种瑕疵。

参图8所示，为了进一步排出气泡，在本实施例中，可在电解棒2中置入一个排气管19，所述排气管19内部中空，且两端端部分别凸伸出电解棒2的两端端部，以在工件3的内部腔体31与电解槽80建立空气排出通道。

本实施例所示出的一种倒置式电解抛光装置与实施例一中相同部分的技术方案请参实施例一所述，在此不再赘述。

实施例三：

参图2、图4及图5所示，本实施例与实施例一、实施例二的主要区别在于，在本实施方式中，工件3的口部32与回流管9之间设置呈圆盘状的支架4，沿所述支架4的纵向开设若干第一通孔42，所述第一通孔42用于建立工件3的内部腔体31与回流管9之间的循环通路。

具体的，参图2所示，在本实施例中，支架4呈圆盘形，并在支架4的顶部形成一个在俯视角度上呈圆形的凹陷部41，并通过凹陷部41收容并卡持工件的口部32，口部32的底缘321与凹陷部41的底部所形成圆环底面实现可靠的压紧与隔离。

回流管9中的电解液81沿图2中箭头的流向，依次通过环形通孔110、第一通孔42并向上汇聚后，从电解棒2顶部的开口处22向电解棒2内部汇聚，并最终向下流入电解槽80中。电解槽80中的电解液81在循环泵83的驱动下，重新输送至回流管9中，并往复的执行上述循环过程，并在阳极1与阴极8、电解棒2及电解液81的共同作用下，对工件3的内壁面实现电解抛光处理。

同时，工件3的内部腔体31中的电解液的压力大于所述电解槽80中的电解液的压力，亦即，工件3的内部所充满的电解液的压力大于工件3外部的电解液的压力。具体的，工件3的内部所充满的电解液的压力与工件3外部的电解液的压力所形成压力差为0.03Mpa。

本实施例所示出的一种倒置式电解抛光装置与实施例一或者实施例二中相同部分的技术方案请参实施例一或者实施例二所述，在此不再赘述。

实施例四：

参图3、图4及图5所示，本实施例与实施例一、实施例二或者实施例三的主要区别在于，在本实施方式中，沿所述支架4的横向开设若干第二通孔43，电解槽80通过所述第二通孔43与电解槽80建立循环通路。

被循环泵83所重新泵入回流管9后，沿图3中的箭头所示出的方向从电解棒2底部的开口处流入电解棒2所形成的呈柱状的通道20，并从顶部的开口处22呈喷射状流出电解棒2，并最终充满工件3的内部腔体31。结合实施例三所述，在本实施例中，电解棒2内部向上流动的电解液81自顶部的开口处22充满工件3的内部腔体31后，电解液81分别从若干第二通孔43横向流出支架4，并与电解槽80建立循环通路，从而使得电解液81在上述路径中循环流动。

具体的，工件3的内部腔体31所充满的电解液所形成的压力与工件3外部的电解液(即电解槽80中的电解液)的压力所形成压力差为0.04Mpa。

本实施例所示出的一种倒置式电解抛光装置与实施例一、实施例二或者实施例三中相同部分的技术方案请参实施例一、实施例二或者实施例三所述，在此不再赘述。

实施例五：

参图4至图7所示的一种电解抛光设备100，并通过该该电解抛光设备100完整的实现本发明所揭示的一种电解抛光方法。该电解抛光设备100包括：机架111，设置在机架111顶部作水平线性运动的提升平移机构50及电极升降机构40，与机架111固定连接并呈直线形布置的电解槽80，所述电解槽80中垂直设置若干电解棒2，与电解槽80连通的储液桶82，通过管道分别连接电解槽80与储液通82的循环泵83。

提升平移机构50的底部通过提升架91连接钩取工件框92并整体的驱动工件框92作垂直运动与平移运动，所述工件框92中通过定位板限制工件3并带动工件3呈倒置状对应罩住电解棒2，所述电解棒2内部中空且两端端部分别延伸入工件3和回流管9中，所述工件3位于阳极1与阴极8之间，所述工件3通过其口部32与回流管9连通，所述工件3的口部32向下布置。所述电极升降机构40的底部设有若干阳极1。电解槽80中循环流动的电解液81浸润所述阳极1、工件3和阴极8。

在执行电解抛光处理中，所述工件3的内部腔体31中的电解液的压力大于所述电解槽80中的电解液的压力。具体的，该工件3的内部腔体31中的电解液的压力与所述电解槽80中的电解液的压力所形成的压力差为0.01Mpa。

参图6与图7所示，定位板由上定位板93与下定位板94组成，且彼此具有相同的结构。上定位板93及下定位板94固定焊接在工件框92的吊耳921上。多个工件3呈倒置状收容被上定位板93的多个定位孔931所限定，并通过工件框92同时收容多个工件3。工件3的口部32向下凸伸出下定位板94的下表面。

机架111的内部设置有多个工位，并可在不同的工位中执行除油、纯水清洗、电解抛光、酸清洗、蒸汽清洗及烘干等操作，以最终完成对工件3的内壁面完成电解抛光处理。

同时，可在机架111的内部的一个或者多个工位中设置超声波发生器，以通过超声波增强电解液的电解抛光效果，以提高电解抛光的效率，并对电解棒2表面的附着物进行超声波清洗，避免对电解棒2的表面沉积附着物。

在本实施例中，该提升平移机构50在机架111顶部所设置的轨道103中沿水平方向线性运动，并电机501、输出齿轮、同步齿轮轴511及与同步齿轮轴511啮合的齿轮导轨512的共同配合下，通过提升平移机构50底部所设置的爪部414抓取工件框92的吊耳921，以实现沿垂直方向上的线性运动，以实现同时带动驱动多个工件3与回流管9的上表面进行扣合密封，并通过电解棒2喷射的电解液充满工件3的内部腔体31，从而完成电解抛光操作。

同时，该所述电极升降机构40包括电机411、电机411的输出齿轮，同步齿轮轴，以及与同步齿轮轴啮合的齿轮导轨401，以实现至少同时驱动两个或者两个以上的阳极发生装置413，阳极发生装置413的底部连接多个阳极1。阳极1在电机411的驱动下，同时驱动多个阳极1垂直向下运动，并形成了如图1至图3中的图例，整个电解抛光的电解时间为120～480秒，电解抛光的电流为30～60A。

同时，在机架111的两端端部分别设置有进料台101与出料台102。同时收容多个工件3的工件框92可沿图4中箭头的方向，在提升平移机构50及电极升降机构40的协同作用下，顺序的执行除油、纯水清洗、电解抛光、酸清洗、蒸汽清洗及烘干等操作，以最终完成对工件3的内壁面完成电解抛光处理。

在本实施例中，该电解抛光设备100中的至少一个工位配置有如实施例一至实施例四中任一个实施例所揭示的倒置式电解抛光装置，其具体的技术方案请参实施例一至实施例四所述，在此不再赘述。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电解抛光方法，用于对工件的内壁面进行电解抛光，其特征在于，通过阳极与阴极夹持呈倒置的工件的两端，电解棒垂直向上延伸入工件的内部，电解棒或者工件的口部自回流管或者电解槽中汲取电解液并喷入工件内部，以将电解液充满工件的内部腔体，所述工件的内部腔体的电解液的压力大于或者等于所述电解槽或者回流管中的电解液的压力。

2.根据权利要求1所述的电解抛光方法，其特征在于，所述工件的内部腔体的电解液的压力与所述电解槽或者回流管中的电解液的压力所形成的压力差为0.01～0.05MPa。

3.根据权利要求2所述的电解抛光方法，其特征在于，所述工件的内部腔体的电解液的压力与所述电解槽或者回流管中的电解液的压力所形成的压力差为0.02MPa。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解抛光方法，其特征在于，所述电解液包括硫酸与磷酸，所述硫酸与磷酸的体积比为4:6。

5.根据权利要求4所述的电解抛光方法，其特征在于，所述电解液由磷酸、磷酸与铬酸组成，所述磷酸、磷酸与铬酸的体积比为4:6:0.035。

6.根据权利要求4所述的电解抛光方法，其特征在于，还包括对工件执行超声波清洗。

7.根据权利要求1所述的电解抛光方法，其特征在于，所述电解抛光的电解时间为2～8分钟，电流为30～60A，电压为5～12VDC。

8.根据权利要求1所述的电解抛光方法，其特征在于，所述工件的内部腔体的电解液的压力大于所述电解槽或者回流管中的电解液的压力，且随着电解抛光的推进，所述工件的内部腔体的电解液的压力与所述电解槽或者回流管中的电解液的压力所形成的压力差形成脉冲式交替。

9.根据权利要求1所述的电解抛光方法，其特征在于，电解棒或者工件的口部自回流管或者电解槽中汲取电解液，并以垂直向上和/或水平横向喷入的方式将电解液充满所述工件的内部腔体。

10.根据权利要求9所述的电解抛光方法，其特征在于，所述电解棒自回流管中汲取电解液并沿垂直向上与水平横向共同喷入工件的内部腔体。