真空工艺 | 表面净化处理的基本方法:电化学清洗处理

2019-12-20 admin 张以忱

  真(zhen)空表面净化(hua)(hua)处理(li)(li)的(de)基本(ben)方(fang)法(fa):电(dian)(dian)化(hua)(hua)学清(qing)(qing)洗处理(li)(li)将(jiang)待清(qing)(qing)洗的(de)金(jin)属(shu)零(ling)(ling)件放(fang)在某(mou)种(zhong)溶液中,并将(jiang)零(ling)(ling)件接在电(dian)(dian)源的(de)正极(ji)或负(fu)极(ji),另外再用某(mou)一(yi)材料制作(zuo)成(cheng)的(de)极(ji)板接电(dian)(dian)源的(de)另一(yi)极(ji),调(diao)节电(dian)(dian)源电(dian)(dian)压,获得一(yi)定电(dian)(dian)流密度,达到(dao)去(qu)油和(he)去(qu)除金(jin)属(shu)表面氧(yang)化(hua)(hua)层的(de)目的(de)。

电解浸蚀

  采(cai)用(yong)电解(jie)浸蚀(shi)(shi)方(fang)法(fa)可以缩(suo)短浸蚀(shi)(shi)时间及减少溶液的消(xiao)耗(hao),并可以得(de)到化学浸蚀(shi)(shi)所不易得(de)到的浸蚀(shi)(shi)效(xiao)果。如不锈钢采(cai)用(yong)化学浸蚀(shi)(shi)方(fang)法(fa),需用(yong)强硝酸(suan)和盐酸(suan)浸蚀(shi)(shi),所产生的气体对人体有害(hai),而(er)用(yong)电解(jie)浸蚀(shi)(shi)则(ze)用(yong)弱酸(suan)即可。

  电解去油的(de)原理是:电解时在作(zuo)为(wei)零件(jian)的(de)电极(ji)上(shang)剧烈地产生气泡(阳极(ji)产生氧(yang)气,阴极(ji)产生氢气),零件(jian)上(shang)附着的(de)油脂薄层(ceng)因受气泡机械力(li)的(de)冲击(ji)而破坏,同时油脂亦和碱(jian)液(ye)起皂化和乳化作(zuo)用,加速了去油过程。

  电解浸(jin)蚀分为(wei)阳极浸(jin)蚀和(he)阴极浸(jin)蚀两种。

  阳极(ji)浸(jin)蚀(shi)(shi)是将被清洗(xi)的金属零(ling)件放在(zai)某种溶液中,并(bing)将零(ling)件接在(zai)电源的正极(ji),阴极(ji)板材(cai)料可用铅(qian)、钢或铁。电解时在(zai)阳极(ji)产生氧(yang)气(qi),由(you)于受氧(yang)气(qi)气(qi)泡的机(ji)械(xie)冲击作用从而将氧(yang)化物剥离(li)。浸(jin)蚀(shi)(shi)通常(chang)在(zai)室温下进行,也可加热至50 ~ 60℃,浸(jin)蚀(shi)(shi)时间需根据工件表面状况而定。

  阴(yin)极浸(jin)蚀(shi)是把工件接(jie)至阴(yin)极,用铅、铅锑(ti)合金(jin)或硅铁作阳极。浸(jin)蚀(shi)时(shi)在(zai)阴(yin)极上(shang)产(chan)生氢气(qi)将氧(yang)化物还原并消(xiao)除氧(yang)化层。同时(shi)也由于氢气(qi)逸出时(shi)的机械力量使氧(yang)化层脱落。

  电(dian)解浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)常用(yong)的(de)(de)是阳极浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)法。阳极浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)法需注(zhu)意(yi)浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)过度(du)及浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)不均匀(yun)的(de)(de)问题,尤其是形状复杂的(de)(de)零件(jian)。阴(yin)极浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)不会(hui)产生过度(du)浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi),但零件(jian)容易产生渗氢发脆现象。电(dian)解浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)效果取决于金属表面(mian)氧(yang)(yang)化层(ceng)(ceng)的(de)(de)状态(tai),如果氧(yang)(yang)化层(ceng)(ceng)厚且密集,则电(dian)解浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)较难去(qu)除,疏松而多孔的(de)(de)氧(yang)(yang)化层(ceng)(ceng)则容易去(qu)除。在其它条件(jian)相同的(de)(de)情(qing)况下,调节(jie)电(dian)解浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)中的(de)(de)电(dian)流大小,就可以调节(jie)浸蚀(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)强弱,得到不同光洁度(du)的(de)(de)表面(mian)。

  电(dian)(dian)解浸蚀所用的(de)电(dian)(dian)源电(dian)(dian)压通(tong)常为2 ~ 12V,极间距(ju)离(li)为 50 ~ 150mm。可(ke)通(tong)过调节电(dian)(dian)压和极间距(ju)离(li)来(lai)达到去(qu)除(chu)金属表面氧(yang)化层(ceng)的(de)目的(de)。

  如果用电(dian)解(jie)浸蚀方法去油(you),则(ze)效率(lv)比化(hua)学去油(you)高好几倍(bei)。可以用碱(jian)液作为电(dian)解(jie)液,电(dian)源可用交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)或直(zhi)流(liu)(liu)。直(zhi)流(liu)(liu)电(dian)解(jie)的(de)去油(you)速率(lv)比交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)快。如用直(zhi)流(liu)(liu)电(dian)源进行电(dian)解(jie)去油(you)时,常把被清(qing)洗的(de)零件接至阴极。

  电解去油(you)常用的(de)碱(jian)液配方如(ru)下(与(yu)碱(jian)液去油(you)相同):

  烧碱 (NaOH)    60 g/L

  纯碱 (Na2CO3)   20 g/L

  氰化钠 (NaCH)   20 g/L

  水玻(bo)璃 (Na2SiO3)   8 g/L

  工艺(yi)参数为:

  温(wen)度:25℃

  电压:6~10V(零件接阴极,阳极材料用不锈钢)

  电(dian)流密(mi)度:40~80mA/cm2

  处(chu)理时间:1~2 min

  一般电解去(qu)油的(de)时(shi)间(jian)应短一些。对铜极(ji)其合金(jin),只能(neng)用阴极(ji)去(qu)油,如(ru)果(guo)用阳极(ji)去(qu)油,则铜的(de)表(biao)面(mian)将形成厚而牢固的(de)黑色氧化膜,不易清(qing)除。

  电解(jie)去油后,零件应先在(zai)温(wen)水(~ 60℃)中(zhong)洗(xi)涤,以溶解(jie)金属表面(mian)上形成(cheng)的肥皂,然后在(zai)冷水中(zhong)冲(chong)洗(xi)。由于在(zai)去油清洗(xi)过程中(zhong)(尤其(qi)是阴极(ji)电解(jie)),所产(chan)生的氢气可溶解(jie)在(zai)工(gong)(gong)件中(zhong),成(cheng)为工(gong)(gong)作(zuo)中(zhong)附加的放气率(lv)。因此,在(zai)零件总装之前,需用(yong)真空高(gao)温(wen)烘烤(用(yong)于超高(gao)真空的不(bu)锈(xiu)钢烘烤温(wen)度为900℃)除去大部分(fen)氢气。

电化学抛光

  电化(hua)学抛光(guang)表面处理(li)(li)的原理(li)(li)与(yu)电解(jie)浸(jin)蚀相同,但是所用的电解(jie)液与(yu)电解(jie)浸(jin)蚀液不同。对于大部分(fen)金属来说,都可以采用电化(hua)学抛光(guang)方法清洗(xi)。

  该方(fang)法为电镀的(de)逆(ni)过(guo)程,抛(pao)光时,工件接阳(yang)极被“退(tui)镀”,阴(yin)极通常用紫铜、铅、钢等金(jin)(jin)属制成,其面积(ji)为阳(yang)极的(de)面积(ji)5倍以上,阴(yin)、阳(yang)极距离为50 ~120mm。由于电场集中于高点处,致使处于高点的(de)金(jin)(jin)属被迅(xun)速地除掉(diao),使金(jin)(jin)属表面变(bian)得(de)很均(jun)匀,结果获得(de)了理想的(de)光洁表面。

  在抛(pao)光(guang)过(guo)程中零件(jian)(jian)的(de)损(sun)耗极少,抛(pao)光(guang)后可得到(dao)光(guang)洁度很高的(de)表面(mian)。抛(pao)光(guang)前零件(jian)(jian)的(de)表面(mian)粗糙度以Ra1.6~0.8 为宜,并需彻底去油(you)。

  其电(dian)解液(ye)配方如下:

  正磷(lin)酸(suan)(H3PO4)    65%(质量(liang)百分数)

  硫 酸(H2SO4)   15%

  铬 酐(gan)(CrO3)   6%

  去离子水(shui) 14%

  电化学抛(pao)光表(biao)面(mian)处理的工艺参(can)数见(jian)下表(biao)1。

不同金属材料的电化学抛光工艺参数

表1 不同金属(shu)材料的电化学抛光(guang)工(gong)艺参数

  电化学抛光(guang)后,需(xu)将零件放(fang)入到(dao)2~5%的氨水(shui)(shui)内中(zhong)和15~20s,然(ran)后再用(yong)水(shui)(shui)清洗(xi),无水(shui)(shui)乙醇脱水(shui)(shui),烘干。