CN113832531A - 电化学抛光装置、罐体的电化学抛光方法和罐体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电化学抛光装置、罐体的电化学抛光方法和罐体的制备方法。所述电化学抛光装置包括导电主轴、导线和电极网格；所述导电主轴用于电连接电源的负极，并能够通过绝缘材料安装于待抛光罐体的中轴线处，所述电极网格呈网格状，所述电极网格通过所述导线与所述导电主轴连接；所述电极网格能够悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间，并能够与所述待抛光罐体及通入其内的电解液组成电解池。上述装置所需电解液量少，抛光效果好。

Description

电化学抛光装置、罐体的电化学抛光方法和罐体的制备方法

技术领域

本发明涉及罐体加工的技术领域，特别涉及电化学抛光装置、罐体的电化学抛光方法和罐体的制备方法。

背景技术

罐体加工工艺中，通常包括在工件被加工成筒形部件后，对筒形部件的内表面进行抛光的步骤。

电化学抛光是一种常见的抛光方法，电化学抛光也称电解抛光。电解抛光是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而达到工件表面光亮度增大的效果。

传统的罐体加工工艺中，通常采用浸泡式电化学抛光法，即在筒形部件中灌满电解液，进行电化学抛光。但这种抛光方法存在以下问题：

(1)当罐体体积较大时，需要大量的电解液来完成浸泡，这可能会造成罐体内灌满电解液后，出现超重问题，无法完成电化学抛光工作。例如，20吨以上的罐体需要注入34吨以上的电解液才会注满整个罐体，罐体内将很难支撑。而且电解液属于强腐蚀性酸，对环境的危害比较大。

(2)浸泡式电化学抛光需要的电解液槽体也比较大，槽体空间的限制，也可能导致无法完成电化学抛光。而且，浸泡式电化学抛光一般使用象形阴极，不容易固定，易出现阴阳极打火现象，不利于完成电化学抛光。

(3)电化学抛光时，罐体内表面的电流密度需达到10A/dm²的要求，现有的工艺通常采用增加电解电流来实现这一需求，带来一定的隐患。

发明内容

基于此，本发明提供一种能够解决电解液超重问题、阴阳极打火等不稳定问题及其其他隐患问题的电化学抛光装置，并提供一种罐体的电化学抛光方法和罐体的制备方法。

所述电化学抛光装置包括导电主轴、导线和电极网格；所述导电主轴用于电连接电源的负极，并能够通过绝缘材料安装于待抛光罐体的中轴线处，所述电极网格呈网格状，所述电极网格通过所述导线与所述导电主轴连接；

所述电极网格能够悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间，并能够与所述待抛光罐体及通入其内的电解液组成电解池。

在其中一个实施例中，与所述导电主轴平行的方向为横向，与所述横向垂直的方向为纵向，所述电极网格由多个电极极片经横纵连接而成。

在其中一个实施例中，所述电极极片设置有定位孔，所述电极极片横纵连接的方法为：

将待连接的所述电极极片的定位孔重叠，施加螺栓和螺母固定。

在其中一个实施例中，横向上相邻的两个平行的电极极片的距离为300mm-500mm，纵向上相邻的两个平行的电极极片的距离为300mm-1200mm。

在其中一个实施例中，所述电极网格经由所述导线悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间。

在其中一个实施例中，所述导线有多跟，多跟所述导线从所述导电主轴延伸出，每个延伸点沿所述导电主轴均匀分布。

在其中一个实施例中，所述导线连接于所述电极网格的纵向的端部。

在其中一个实施例中，所述电极极片为曲面极片。

在其中一个实施例中，所述纵向的每一个电极极片所在的曲面均与所述待抛光内表面所在的曲面平行。

在其中一个实施例中，所述电化学抛光装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述待抛光罐体旋转，以使所述待抛光罐体的所有内表面均能够接触所述电解液。

所述罐体的电化学抛光方法通过使用上述电化学抛光装置对所述待抛光罐体进行电化学抛光，所述电化学抛光方法包括以下步骤：

将所述电源的正极连接所述待抛光罐体，将所述电源的负极连接所述导电主轴，将所述导电主轴通过绝缘材料安装于所述待抛光罐体的中轴线处，从所述导电主轴上延伸出导线，将所述电极网格悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间；

向所述待抛光罐体内添加所述电解液，至所述电解液浸没所述电极网格；

通电并旋转所述待抛光罐体。

在其中一个实施例中，旋转至所述待抛光罐体的转速为1dm/min-0.5dm/min。

在其中一个实施例中，所述通电的电流为1500A-2500A，电压为10V-18V。

所述罐体的制备方法包括以下步骤：

制备直筒罐和封头；

对所述封头进行抛光，将抛光后的所述封头与所述直筒罐连接形成罐体；

使用上述电化学抛光方法对所述罐体进行电化学抛光；

对电化学抛光后的所述罐体进行后处理。

与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：

采用本发明所述的电化学抛光装置对罐体进行电化学抛光，无需将电解液装满罐体，可在采用少量电解液的情况下，通过罐体的旋转完成对罐体的电化学抛光，对环境的危害小，操作方便，简单；所需的极片数量少，方便固定，杜绝了阴阳极打火的情况；达到罐体内表面平均电流密度10A/dm²的要求下，所需的电解电流也比较小。而且，电流分布均匀，罐体内表面的抛光效果好。

附图说明

图1为一实施例的电化学抛光装置的正视图；

图2为图1所示的电化学抛光装置的部分结构的俯视图；

图3为图1所示的电化学抛光装置的部分结构的侧视图；

图4为实施例1的电化学抛光前后的罐体对比图；

图5为一对比例的电化学抛光装置的俯视图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

参见图1，为一个实施例的电化学抛光装置的正视图，所述电化学抛光装置01包括电源11、与电源11的正极电连接的待抛光罐体12、以及与电源11的负极电连接的导电主轴13，待抛光罐体12包括封头121和直筒罐122，直筒罐上设置人孔1221。

本实施例中，导电主轴13通过绝缘材料14安装于所述待抛光罐体12的中轴线处，从导电主轴13上延伸出多根导线15，多根导线15将电极网格16悬挂于导电主轴13和待抛光罐体12的待抛光内表面之间。

可以理解地，封头121的中心部分可预留小孔，以供导电主轴13穿入，通过绝缘材料14将导电主轴13与封头121连接并起到对小孔密封的作用，避免形成短路。待电化学抛光完成后，拆除绝缘材料14，可将导电主轴13从小孔处移除，后续可将小孔焊接密封。

可以理解地，人孔1221可自由实现开启和封闭，可通过人孔1221放入导线15和电极网格16，实现从导电主轴13上延伸出的多跟导线15的操作，并实现将电极网格16悬挂于导电主轴13和待抛光罐体12的待抛光内表面之间的操作。待电化学抛光完成后，可从人孔1221处将多跟导线15和电极网格16取出。

本实施例中，多个导线15从导电主轴13延伸出，每个延伸点沿导电主轴13均匀分布。

本实施例中，待抛光罐体12一部分封头与待抛光内表面构成电解槽，电解槽用于盛放电解液17，并使电极网格16浸没于电解液17中，此时，电极网格16、待抛光罐体12及通入其内的电解液17组成电解池。电解液17可从人孔1221处引入或排放。

可以理解地，直筒罐122中，与电解液直接接触的部分，即为待抛光内表面，通电后，可对该部分内表面进行电化学抛光。

本实施例中，电化学抛光装置01还包括驱动装置18，驱动装置18用于驱动待抛光罐体12旋转，电解液17由于重力作用，位置基本不变化，待抛光罐体12旋转后，使待抛光罐体12的所有内表面均接触电解液17，完成待抛光罐体12的所有内表面的电化学抛光。

本实施例中，驱动装置18为包括承重架、电机和转动装置，所述承重架用于支撑所述待抛光罐体和所述转动装置，所述电机用于使所述转动装置旋转，所述转动装置用于带动所述待抛光罐体旋转。

本实施例中，驱动装置18为转动鼓轮架。

参见图2，为本实施例的电化学抛光装置的部分结构的俯视图。电极网格16呈网格状。与导电主轴13平行的方向为横向，与横向垂直的方向为纵向，电极网格16由多个电极极片19经横纵连接而成，导电良好。

本实施例中，电极极片19设置有定位孔，所述电极极片19横纵连接的方法为：

将待连接的所述电极极片的定位孔重叠，施加螺栓和螺母固定。

本实施例中，横向上相邻的两个平行的电极极片的距离为300mm-500mm，纵向上相邻的两个平行的电极极片的距离为300mm-1200mm。

本实施例中，导线15连接于电极网格16的纵向的端部。

本实施例中，电极极片19为曲面极片。电极网格16由多个曲面极片经横纵连接而成。

本实施例中，纵向的每一个电极极片19所在的曲面均与待抛光内表面所在的曲面平行。这样设置有利于电流分布均匀，有利于提高罐体内表面的抛光效果。

在其他实施例中，电极极片也可以是平面极片，多个电极极片横纵连接成与罐体大概平行的电极网格。

参见图3，为本实施例的电化学抛光装置的部分结构的侧视图。多个导线15连接于电极网格16的纵向的端部。

电极网格16的最低点与待抛光罐体12的垂直距离为200mm-400mm。

一种罐体的电化学抛光方法，所述电化学抛光方法使用上述电化学抛光装置所述待抛光罐体进行电化学抛光，所述电化学抛光方法包括以下步骤：

将所述电源的正极连接所述待抛光罐体，将所述电源的负极连接所述导电主轴，将所述导电主轴通过绝缘材料安装于所述待抛光罐体的中轴线处，从所述导电主轴上延伸出导线，将所述电极网格悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间；

向所述待抛光罐体内添加所述电解液，至所述电解液浸没所述电极网格；

通电并旋转所述待抛光罐体。

可以理解地，所述待抛光罐体卧式放置。

本实施例中，待抛光罐体至少旋转一周。可以标记转动起始位置，罐体转动一周，完成抛光。

优选地，旋转至所述待抛光罐体的转速为1dm/min-0.5dm/min。罐体的转速可通过调节驱动装置的电机来调节。

优选地，开启电源，通入直流电，所述通电的电流为1500A-2500A，电压为10V-18V。

上述罐体的电化学抛光方法可在采用少量电解液的情况下，通过罐体的旋转完成对罐体的电化学抛光，例如：20立的不锈钢罐体，加入3吨的电解液即可完成电化学抛光，对环境的危害小，操作方便，简单；所需的极片数量少，方便固定，杜绝了阴阳极打火的情况；达到罐体内表面平均电流密度10A/dm²的要求下，所需的电解电流也比较小。而且，电流分布均匀，罐体内表面的抛光效果好。

一种罐体的制备方法，包括以下步骤：

制备直筒罐和封头；

对所述封头进行抛光，将抛光后的所述封头与所述直筒罐连接形成罐体；

使用上述罐体的电化学抛光方法对所述罐体进行电化学抛光；

对电化学抛光后的所述罐体进行后处理。

封头体积相对较小，可通过常规的浸泡式电化学抛光法对其进行抛光，抛光后的封头与直筒罐连接形成罐体，使用上述罐体的电化学抛光方法对所述罐体进行电化学抛光，使直筒罐的内表面完成电化学抛光。

电化学抛光完成后，电极极片和导线可由人孔取出，导电主轴可由封头小孔取出，排出电解液，清洗罐内表面，对罐体进行常规后处理，制备罐体。

通过上述步骤，可对罐体进行无死角的电化学抛光。

以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，以下具体实施例中所涉及的原料，若无特殊说明，均可来源于市售，所使用的仪器，若无特殊说明，均可来源于市售。

实施例1

本实施例提供一种20吨罐体的制备方法，步骤如下：

(1)制备直筒罐122和封头121，其中直筒罐的尺寸为：罐直径2000mm，罐高度为6000mm，封头直径为2000mm。

(2)采用浸泡式电化学抛光法对封头进行抛光，工艺参数为：电解液为磷酸和硫酸的混合药液，电压18V，电流2300A，电解时间13min。抛光后，将上述直筒罐和封头焊接，制备罐体12。

(3)采用图1-3所示的电化学抛光装置01对罐体12进行电化学抛光，其中，导线15的数量为5条，多条导线均连接在电极网格16的纵向的边缘两端的端点上，导线15的5个延伸点沿导电主轴13均匀分布，电极网格16中电极极片19的数量为17块(图中为示意图，实际极片数量为17块)，每一个电极极片19均为曲面，为宽200mm长1200mm厚8mm的不锈钢，纵向每一个电极极片19所在的曲面均与待抛光罐体12内表面所在的曲面平行，电极网格16的最低点与待抛光罐体12内表面的垂直距离为250mm。通入电解液17，至电解液17的液面最高高度为500mm，电解液为磷酸和硫酸的混合药液，开启电源，通入直流电，电流为1900A，电压为18V，通过转动鼓轮架驱动罐体12旋转一周，罐体的转速为1dm/min，完成罐体的电化学抛光。

(4)取出电极极片19、导线15和导电主轴13，排出电解液，清洗罐内表面。经测试，电流分布的比较均匀，罐体内表面平均电流密度大于10A/dm²，电化学抛光前后的罐体对比图如图4所示，其中，图4(a)为抛光前的罐体，图4(b)为抛光后的罐体，可见，电化学抛光效果好，形成的电化学抛光层理想。

(5)对罐体进行常规后处理，制备罐体。

对比例1

本对比例提供一种20吨罐体的制备方法，步骤如下：

(1)制备直筒罐和封头，其中直筒罐的尺寸为：罐直径2000mm，罐高度为6000mm，封头直径为2000mm。

(2)采用浸泡式电化学抛光法对封头进行抛光，工艺参数为：电解液为磷酸和硫酸的混合药液，电压18V，电流2300A，电解时间13min。抛光后，将上述直筒罐和封头焊接，制备罐体22。

(3)采用电化学抛光装置02对罐体22进行电化学抛光，其中，电化学抛光装置02与电化学抛光装置01的区别仅在于未使用电极网格，而是电极极片直接通过导线悬挂于导电主轴和待抛光罐体的待抛光内表面之间。图5为电化学抛光装置02的俯视图，导线的数量为5条，导线的5个延伸点沿导电主轴23均匀分布，多条导线均连接在电极极片29边缘的两端端点上，电极极片29纵向放置，数量为5个，每一个电极极片29均为曲面，为宽200mm长1200mm厚8mm的不锈钢极片，每一个电极极片29所在的曲面均与待抛光罐体22内表面所在的曲面平行，电极极片29的最低点与待抛光罐体22内表面的垂直距离为250mm。通入电解液，电解液的液面最高高度为500mm，电解液为磷酸和硫酸的混合药液，开启电源，通入直流电，电流为1200A，电压为18V(根据电解极片数量，电解的面积不同，所以电流和电压与实施例1不同)，通过转动鼓轮架驱动罐体12旋转一周，罐体的转速为1dm/min，完成罐体的电化学抛光。

(4)取出电极极片、导线和导电主轴，排出电解液，清洗罐内表面。结果显示，与实施例1相比，电流分布不均匀，导电效果和电化学抛光面抛光效果不如实施例1。

(5)对罐体进行常规后处理，制备罐体。

综上，采用本发明所述的电化学抛光装置对罐体进行电化学抛光，无需将电解液装满罐体，可在采用少量电解液的情况下，通过罐体的旋转完成对罐体的电化学抛光，而且，通过对比实施例1和对比例1的罐体的电化学抛光效果，我们发现：采用本发明的电极网格，相比于直接使用电极极片进行抛光，电流分布的比较均匀，可在较小的电流密度下，达到罐体内表面平均电流密度10A/dm²的要求，电化学抛光效果好，形成的电化学抛光层理想。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种电化学抛光装置，其特征在于，包括导电主轴、导线和电极网格；所述导电主轴用于电连接电源的负极，并能够通过绝缘材料安装于待抛光罐体的中轴线处，所述电极网格呈网格状，所述电极网格通过所述导线与所述导电主轴连接；

所述电极网格能够悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间，并能够与所述待抛光罐体及通入其内的电解液组成电解池。

2.根据权利要求1所述的电化学抛光装置，其特征在于，与所述导电主轴平行的方向为横向，与所述横向垂直的方向为纵向，所述电极网格由多个电极极片经横纵连接而成。

3.根据权利要求2所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述电极极片设置有定位孔，所述电极极片横纵连接的方法为：

将待连接的所述电极极片的定位孔重叠，施加螺栓和螺母固定。

4.根据权利要求2所述的电化学抛光装置，其特征在于，横向上相邻的两个平行的电极极片的距离为300mm-500mm，纵向上相邻的两个平行的电极极片的距离为300mm-1200mm。

5.根据权利要求2所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述电极网格经由所述导线悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间。

6.根据权利要求5所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述导线有多跟，多跟所述导线从所述导电主轴延伸出，每个延伸点沿所述导电主轴均匀分布。

7.根据权利要求5所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述导线连接于所述电极网格的纵向的端部。

8.根据权利要求7所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述电极极片为曲面极片。

9.根据权利要求8所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述纵向的每一个电极极片所在的曲面均与所述待抛光内表面所在的曲面平行。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电化学抛光装置，其特征在于，所述电化学抛光装置还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述待抛光罐体旋转，以使所述待抛光罐体的所有内表面均能够接触所述电解液。

11.一种罐体的电化学抛光方法，其特征在于，使用权利要求1-10任一项所述的电化学抛光装置对所述待抛光罐体进行电化学抛光，所述电化学抛光方法包括以下步骤：

将所述电源的正极连接所述待抛光罐体，将所述电源的负极连接所述导电主轴，将所述导电主轴通过绝缘材料安装于所述待抛光罐体的中轴线处，从所述导电主轴上延伸出导线，将所述电极网格悬挂于所述导电主轴和所述待抛光罐体的待抛光内表面之间；

向所述待抛光罐体内添加所述电解液，至所述电解液浸没所述电极网格；

通电并旋转所述待抛光罐体。

12.根据权利要求11所述的罐体的电化学抛光方法，其特征在于，旋转至所述待抛光罐体的转速为1dm/min-0.5dm/min。

13.根据权利要求11所述的罐体的电化学抛光方法，其特征在于，所述通电的电流为1500A-2500A，电压为10V-18V。

14.一种罐体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备直筒罐和封头；

对所述封头进行抛光，将抛光后的所述封头与所述直筒罐连接形成罐体；

使用权利要求11-13任一项所述的电化学抛光方法对所述罐体进行电化学抛光；

对电化学抛光后的所述罐体进行后处理。

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