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

　　真空表面净化处理的基本方法：电化学清洗处理将待清洗的金属零件放在某种溶液中，并将零件接在电源的正极或负极，另外再用某一材料制作成的极板接电源的另一极，调节电源电压，获得一定电流密度，达到去油和去除金属表面氧化层的目的。

电解浸蚀

　　采用电解浸蚀方法可以缩短浸蚀时间及减少溶液的消耗，并可以得到化学浸蚀所不易得到的浸蚀效果。如不锈钢采用化学浸蚀方法，需用强硝酸和盐酸浸蚀，所产生的气体对人体有害，而用电解浸蚀则用弱酸即可。

　　电解去油的原理是：电解时在作为零件的电极上剧烈地产生气泡(阳极产生氧气，阴极产生氢气)，零件上附着的油脂薄层因受气泡机械力的冲击而破坏，同时油脂亦和碱液起皂化和乳化作用，加速了去油过程。

　　电解浸蚀分为阳极浸蚀和阴极浸蚀两种。

　　阳极浸蚀是将被清洗的金属零件放在某种溶液中，并将零件接在电源的正极，阴极板材料可用铅、钢或铁。电解时在阳极产生氧气，由于受氧气气泡的机械冲击作用从而将氧化物剥离。浸蚀通常在室温下进行，也可加热至50 ~ 60℃，浸蚀时间需根据工件表面状况而定。

　　阴极浸蚀是把工件接至阴极，用铅、铅锑合金或硅铁作阳极。浸蚀时在阴极上产生氢气将氧化物还原并消除氧化层。同时也由于氢气逸出时的机械力量使氧化层脱落。

　　电解浸蚀常用的是阳极浸蚀法。阳极浸蚀法需注意浸蚀过度及浸蚀不均匀的问题，尤其是形状复杂的零件。阴极浸蚀不会产生过度浸蚀，但零件容易产生渗氢发脆现象。电解浸蚀的效果取决于金属表面氧化层的状态，如果氧化层厚且密集，则电解浸蚀较难去除，疏松而多孔的氧化层则容易去除。在其它条件相同的情况下，调节电解浸蚀中的电流大小，就可以调节浸蚀的强弱，得到不同光洁度的表面。

　　电解浸蚀所用的电源电压通常为2 ~ 12V，极间距离为 50 ~ 150mm�？赏ü鹘诘缪购图渚嗬肜创锏饺コ鹗舯砻嫜趸愕哪康�。

　　如果用电解浸蚀方法去油，则效率比化学去油高好几倍�？梢杂眉钜鹤魑缃庖�，电源可用交流或直流。直流电解的去油速率比交流快。如用直流电源进行电解去油时，常把被清洗的零件接至阴极。

　　电解去油常用的碱液配方如下(与碱液去油相同)：

　　烧碱 (NaOH)    60 g/L

　　纯碱 (Na2CO3)   20 g/L

　　氰化钠 (NaCH)   20 g/L

　　水玻璃 (Na2SiO3)   8 g/L

　　工艺参数为：

　　温度：25℃

　　电压：6~10V(零件接阴极，阳极材料用不锈钢)

　　电流密度：40~80mA/cm2

　　处理时间：1~2 min

　　一般电解去油的时间应短一些。对铜极其合金，只能用阴极去油，如果用阳极去油，则铜的表面将形成厚而牢固的黑色氧化膜，不易清除。

　　电解去油后，零件应先在温水(~ 60℃)中洗涤，以溶解金属表面上形成的肥皂，然后在冷水中冲洗。由于在去油清洗过程中(尤其是阴极电解)，所产生的氢气可溶解在工件中，成为工作中附加的放气率。因此，在零件总装之前，需用真空高温烘烤(用于超高真空的不锈钢烘烤温度为900℃)除去大部分氢气。

电化学抛光

　　电化学抛光表面处理的原理与电解浸蚀相同，但是所用的电解液与电解浸蚀液不同。对于大部分金属来说，都可以采用电化学抛光方法清洗。

　　该方法为电镀的逆过程，抛光时，工件接阳极被“退镀”，阴极通常用紫铜、铅、钢等金属制成，其面积为阳极的面积5倍以上，阴、阳极距离为50 ～120mm。由于电场集中于高点处，致使处于高点的金属被迅速地除掉，使金属表面变得很均匀，结果获得了理想的光洁表面。

　　在抛光过程中零件的损耗极少，抛光后可得到光洁度很高的表面。抛光前零件的表面粗糙度以Ra1.6～0.8 为宜，并需彻底去油。

　　其电解液配方如下：

　　正磷酸(H3PO4)    65%(质量百分数)

　　硫 酸(H2SO4)   15%

　　铬 酐(CrO3)   6%

　　去离子水 14%

　　电化学抛光表面处理的工艺参数见下表1。

不同金属材料的电化学抛光工艺参数

表1 不同金属材料的电化学抛光工艺参数

　　电化学抛光后，需将零件放入到2~5%的氨水内中和15~20s，然后再用水清洗，无水乙醇脱水，烘干。