真空工藝 | 表面凈化處理的基本方法：電化學(xué)清洗處理

2019-12-20 admin 張以忱

　　真空表面凈化處理的基本方法：電化學(xué)清洗處理將待清洗的金屬零件放在某種溶液中，并將零件接在電源的正極或負極，另外再用某一材料制作成的極板接電源的另一極，調(diào)節(jié)電源電壓，獲得一定電流密度，達到去油和去除金屬表面氧化層的目的。

電解浸蝕

　　采用電解浸蝕方法可以縮短浸蝕時間及減少溶液的消耗，并可以得到化學(xué)浸蝕所不易得到的浸蝕效果。如不銹鋼采用化學(xué)浸蝕方法，需用強硝酸和鹽酸浸蝕，所產(chǎn)生的氣體對人體有害，而用電解浸蝕則用弱酸即可。

　　電解去油的原理是：電解時在作為零件的電極上劇烈地產(chǎn)生氣泡(陽極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣)，零件上附著的油脂薄層因受氣泡機械力的沖擊而破壞，同時油脂亦和堿液起皂化和乳化作用，加速了去油過程。

　　電解浸蝕分為陽極浸蝕和陰極浸蝕兩種。

　　陽極浸蝕是將被清洗的金屬零件放在某種溶液中，并將零件接在電源的正極，陰極板材料可用鉛、鋼或鐵。電解時在陽極產(chǎn)生氧氣，由于受氧氣氣泡的機械沖擊作用從而將氧化物剝離。浸蝕通常在室溫下進行，也可加熱至50 ~ 60℃，浸蝕時間需根據(jù)工件表面狀況而定。

　　陰極浸蝕是把工件接至陰極，用鉛、鉛銻合金或硅鐵作陽極。浸蝕時在陰極上產(chǎn)生氫氣將氧化物還原并消除氧化層。同時也由于氫氣逸出時的機械力量使氧化層脫落。

　　電解浸蝕常用的是陽極浸蝕法。陽極浸蝕法需注意浸蝕過度及浸蝕不均勻的問題，尤其是形狀復(fù)雜的零件。陰極浸蝕不會產(chǎn)生過度浸蝕，但零件容易產(chǎn)生滲氫發(fā)脆現(xiàn)象。電解浸蝕的效果取決于金屬表面氧化層的狀態(tài)，如果氧化層厚且密集，則電解浸蝕較難去除，疏松而多孔的氧化層則容易去除。在其它條件相同的情況下，調(diào)節(jié)電解浸蝕中的電流大小，就可以調(diào)節(jié)浸蝕的強弱，得到不同光潔度的表面。

　　電解浸蝕所用的電源電壓通常為2 ~ 12V，極間距離為 50 ~ 150mm�？赏ㄟ^調(diào)節(jié)電壓和極間距離來達到去除金屬表面氧化層的目的。

　　如果用電解浸蝕方法去油，則效率比化學(xué)去油高好幾倍�？梢杂脡A液作為電解液，電源可用交流或直流。直流電解的去油速率比交流快。如用直流電源進行電解去油時，常把被清洗的零件接至陰極。

　　電解去油常用的堿液配方如下(與堿液去油相同)：

　　燒堿 (NaOH) 60 g/L

　　純堿 (Na2CO3) 20 g/L

　　氰化鈉 (NaCH) 20 g/L

　　水玻璃 (Na2SiO3) 8 g/L

　　工藝參數(shù)為：

　　溫度：25℃

　　電壓：6~10V(零件接陰極，陽極材料用不銹鋼)

　　電流密度：40~80mA/cm2

　　處理時間：1~2 min

　　一般電解去油的時間應(yīng)短一些。對銅極其合金，只能用陰極去油，如果用陽極去油，則銅的表面將形成厚而牢固的黑色氧化膜，不易清除。

　　電解去油后，零件應(yīng)先在溫水(~ 60℃)中洗滌，以溶解金屬表面上形成的肥皂，然后在冷水中沖洗。由于在去油清洗過程中(尤其是陰極電解)，所產(chǎn)生的氫氣可溶解在工件中，成為工作中附加的放氣率。因此，在零件總裝之前，需用真空高溫烘烤(用于超高真空的不銹鋼烘烤溫度為900℃)除去大部分氫氣。

電化學(xué)拋光

　　電化學(xué)拋光表面處理的原理與電解浸蝕相同，但是所用的電解液與電解浸蝕液不同。對于大部分金屬來說，都可以采用電化學(xué)拋光方法清洗。

　　該方法為電鍍的逆過程，拋光時，工件接陽極被“退鍍”，陰極通常用紫銅、鉛、鋼等金屬制成，其面積為陽極的面積5倍以上，陰、陽極距離為50 ～120mm。由于電場集中于高點處，致使處于高點的金屬被迅速地除掉，使金屬表面變得很均勻，結(jié)果獲得了理想的光潔表面。

　　在拋光過程中零件的損耗極少，拋光后可得到光潔度很高的表面。拋光前零件的表面粗糙度以Ra1.6～0.8 為宜，并需徹底去油。

　　其電解液配方如下：

　　正磷酸(H3PO4) 65%(質(zhì)量百分數(shù))

　　硫酸(H2SO4) 15%

　　鉻酐(CrO3) 6%

　　去離子水 14%

　　電化學(xué)拋光表面處理的工藝參數(shù)見下表1。

不同金屬材料的電化學(xué)拋光工藝參數(shù)