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福建龙岩在电解加工中,电解液的主要作用是什么呢

2013年12月07日 00:00:00 发布

电解液是电解加工中影响生产率、表面质量等的主要因素之一。正确选用电解液对 于保证电解加工的正常进行具有重要的作用。电解质在溶液中,需具有较高的溶解度和离解 度及很高的电导率以具备足够的蚀除速度,来满足生产率的要求。电解液还需具有的综合性 能为:适用工件材料的范围广、经济性好、浓度低、寿命长、电能损耗小、价格便宜;安全性好、无 毒、不易燃易爆、对人、环境无害、对机床设备腐蚀小、使用过程中性能稳定。

在电解加工中,电解液的主要作用是:
①作为导电介质传递电流;
②在电场作用下进行电化学反应,使阳极溶解得以顺利而有控制的进行;
③将加工间隙内产生的产物及热量及时带走,起更新和冷却的效果。
因此,电解液是电解加工中影响生产率、表面质量等的主要因素之一。正确选用电解液对 于保证电解加工的正常进行具有重要的作用。电解质在溶液中,需具有较高的溶解度和离解 度及很高的电导率以具备足够的蚀除速度,来满足生产率的要求。电解液还需具有的综合性 能为:适用工件材料的范围广、经济性好、浓度低、寿命长、电能损耗小、价格便宜;安全性好、无 毒、不易燃易爆、对人、环境无害、对机床设备腐蚀小、使用过程中性能稳定。
一般情况下,根据加工对象的不同,电解液可分为三类。
 NaCl电解液
氯化钠电解液中含有活性C1-离子,阳极工件表面不易生成钝化膜,所以具有较大的蚀除 速度,而且没有或很少有析氧等副反应,电流效率高,加工表面粗糙度值也小。NaCl是强电解 质,在水溶液中几乎完全电离,导电能力强,而且适用范围广,价格便宜,货源充足,所以是应用 最广泛的一种电解液。其缺点为杂散腐蚀也严重,复制精度较差。
 NaN〇3电解液
NaN03电解液是一种钝化型电解液,其阳极极化曲线如图5. 19所示。在曲线AB段,阳 极电位升高,电流密度也增大,符合正常的阳极溶解规律。当阳极电位超过B点后,由于钝化 膜的形成,使电流密度t'急剧减少,至C点时金属表面进人钝化状态。当电位超过D点,钝化 膜开始破坏,电流密度又随电位的升髙而迅速增大,金属表面进人超钝化状态。阳极溶解速度 又急剧增加。如果在电解加工时,工件的加工区处在超钝化状态,而非加工区由于其阳极电位 较低而处于钝化状态而受到钝化膜的保护,就可以减少杂散腐蚀,提高加工精度。图5. 20即 为其成形精度的对比情况。图5.20U)为NaCl电解液的加工结果,由于阴极侧面不绝缘,侧 壁被杂散腐蚀成抛物线形,内芯也被腐蚀,剩下一个小锥体。图5. 20(b)为NaNOs或NaC103 电解液加工的情况。虽然阴极表面没有绝缘,但当加工间隙达到一定程度后,工件侧壁钝化, 不再扩大,所以孔壁锥度很小而内芯也被保留下来。

 NaC103电解液
NaC103电解液也具有NaN03电解液的特点,腐蚀性小,加工精度高。据某些资料介绍, 当加工间隙超过1. 25 mm时,阳极溶解几乎完全停止,而且有较小的加工表面粗糙度值。 NaC103的另一特点是溶解度很高,在20 °C时达49% (此时NaCl为26. 5%),因而其导电能力 强,可达到与NaCl相近的生产率。另外,它对机床、管道、水栗等的腐蚀作用很小。NaCl〇3的 缺点是价格较贵(为NaCl的5倍),而且由于它是一种强氧化剂,使用时要注意防火。
由于在使用过程中NaC103电解液中的Cl_离子不断增加,电解液有消耗。且Cl_离子增 加后杂散腐蚀作用增加,故在加工过程中还要注意cr离子质量浓度的变化。
 电解液添加剂
几种常用电解液都有一定缺点,为此,在电解液中使用添加剂是改善其性能的重要途径。 例如,为了减少NaCl电解液的散蚀能力,可加人少量磷酸盐等,使阳极表面产生钝化性抑制 膜,以提高成形精度。NaN03电解液虽有成形精度高的优点。但其生产率低,可添加少量 NaCl,能提高加工精度及生产率。为改善加工表面质量,可添加络合剂、光亮剂等,如加入少 量NaF,会改善表面粗糙度。要减轻电解液的腐蚀性,需添加缓蚀添加剂等。
 电解液参数对加工过程的影响
电解液的参数除成分外,还包括浓度、温度、酸度值(pH值)及粘性等,这些参数对电解加 工过程都有显著影响。在一定范围内,电解液的浓度越大,温度越高,其导电率越高,腐蚀能力 也强。
电解液温度受到机床夹具、绝缘材料及电极间隙内电解液沸腾等的限制,不宜超过60 °C , 一般在30〜40 °C的范围内较为有利。电解液浓度愈大,生产率愈高,但杂散腐蚀严重,一般 NaCl电解液的质量分数常为10%〜15%,不宜超过20%,当加工精度要求较髙时,常小于 10%。?^—03,1^(:103在常温下的溶解度较大,分别为46. 7%及49%,故可采用较髙值,但 NaN03电解液的质量分数超过30%后,其非线性性能就很差了,故常用20%左右的质量分 数,而NaC103常用15%〜35%。
加工过程中电解液浓度和温度的变化将直接影响到加工精度的稳定性。引起浓度变化的 主要原因是水的分解、蒸发及电解质的分解。水的分解与蒸发对浓度的影响较小,所以NaCl 电解液在加工过程中浓度基本不变(因NaCl不消耗)。1^>^〇3和NaCI〇3在加工过程中是会 分解消耗的,因此在加工过程中应注意检查和控制其浓度变化。在要求达到较高加工精度时, 应注意控制电解液的浓度与温度,保持其稳定性。
电解加工过程中,水被电离导致氢离子在阴极放电,溶液中的OH -离子增加,这些会引起 pH值增大(碱化)。溶液的碱化使许多金属元素的溶解条件变坏,故应注意控制电解液的 pH值。
电解液粘度会直接影响到间隙中的电解液流动特性。温度升高,电解液的粘度就会下降。 溶液内金属氢氧化物含量的增加,会引起粘度的增加,故氢氧化物的含量应加以适当控制。

(6)电解液的流速及流向
加工过程中电解液必须具有足够的流速,以便把氢气、金属氢氧化物等电解产物冲走,并 带走加工区的大量热量。电解液的流速一般约在10 m/s左右,电流密度增大时,流速要相应 增加。流速的改变是靠调节电解液泵的出水压力来实现的。
电解液的流向一般三种情况。为正向流动反 向流动,横向流动。正向流动是指电解液从阴极工具中心流人,经加工间隙后, 从四周流出。它的优点是密封装置较简单,缺点是加工型孔时,电解液流经侧面间隙时已含有 大量氢气及氢氧化物,加工精度和表面粗糙度值较大。反向流动是指新鲜电解液先从型孔周 边流人,而后经电极工具中心流出。它的优缺点与正向流动恰相反。横向流动是指电解液从 侧面流人、从另一侧面流出,一般用于发动机、汽轮机叶片的加工,以及一些较浅的型腔模的修 复加工。
 

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