1、孙孙 铭铭机械零件的表面磨光机械零件的表面磨光与抛光与抛光*中物院培训 为什么要对机械零件进为什么要对机械零件进行表面加工？行表面加工？目的不同表面处理的工目的不同表面处理的工艺方法也会不同。艺方法也会不同。3中物院培训*中物院培训1、以获得零件精度为目的的表面加工方法、以获得零件精度为目的的表面加工方法 对于有配合要求的零件，对精度（包括尺寸精度、形状精度甚至包括位置精度）要求通常都比较高，而精度和表面粗糙度是关联的，获得精度必须达到相应的粗糙度。例如：精度IT6一般要求对应的粗糙度Ra0.8。4中物院培训*中物院培训常用机械手段：常用机械手段：1 1）车削或铣削）车削或铣削 2 2）精镗）
2、精镗 3 3）精磨）精磨 4 4）研磨）研磨 5中物院培训*中物院培训2、以获得表面机械特性为目的的表面加工方、以获得表面机械特性为目的的表面加工方法法1）获得耐磨性）获得耐磨性常用方法常用方法 （1）淬火或渗碳）淬火或渗碳/淬火（渗氮）后磨削淬火（渗氮）后磨削 （2）镀硬铬后磨削加抛光）镀硬铬后磨削加抛光 6中物院培训*中物院培训2）获得良好的表面应力状态）获得良好的表面应力状态常用方法常用方法 调制处理加磨削调制处理加磨削 表面热处理加磨削表面热处理加磨削 表面滚压或喷丸后精磨表面滚压或喷丸后精磨7中物院培训*中物院培训3、以获得表面化学特性为目的的加工方法、以获得表面化学特性为目的的加工
3、方法常用方法常用方法 电镀加抛光电镀加抛光8中物院培训 金属表面抛光技术是表面技术及工程学科领域中的重要组成部分，在工业生产过程中得到广泛的应用，特别是在电镀工业、涂饰、阳极氧化及各种表面处理过程中起到重要作用。9中物院培训目前比较成熟的抛光工艺方法目前比较成熟的抛光工艺方法1、机械抛光机械抛光 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法。利用该技术可以达到Ra0.008m的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方法。10中物院培训2、化学抛光化学抛光 化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解，从而得到平滑面。这种方法的
4、主要优点是不需复杂设备，可以抛光形状复杂的工件，可以同时抛光很多工件，效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10m。11中物院培训3、电解抛光电解抛光 电解抛光也就是电化学抛光，靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效果较好。电化学抛光过程分为两步：(1)宏观整平：溶解产物向电解液中扩散，材料表面几何粗糙下降，Ralm。(2)微光平整：阳极极化，：表面光亮度提高，Ralm。12中物院培训4、超声波抛光超声波抛光 将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。超声波
5、加工宏观力小，不会引起工件变形，但工装制作和安装较困难。超声波加工可以与化学或电化学方法结合。在溶液腐蚀、电解的基础上，再施加超声波振动搅拌溶液，使工件表面溶解产物脱离，表面附近的腐蚀或电解质均匀；超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程，利于表面光亮化。13中物院培训5、流体抛光流体抛光 流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒；中刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有：磨料喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨等。14中物院培训6、磁研磨抛光磁研磨抛光 磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，
6、表面粗糙度可以达到Ra0.1m。*中物院培训机械磨光与抛光的概念机械磨光与抛光的概念 机械磨光与机械抛光两者虽然都可以降低表面粗糙度，但机械磨光它包括尺寸公差、形状公差和位置公差，它在降低粗糙度的同时必须保证被磨削面的尺寸公差、形状公差和位置公差。抛光就不同于磨光，它只是提高表面光洁度，而公差则得不到可靠保证，它的光亮度比磨光更高更亮。机械抛光的常用手段是研磨。*中物院培训零件的光整加工的概念零件的光整加工的概念 光整加工是精加工后，在工件上不切除或只切除极薄的材料层，以降低表面粗糙度，增加表面光泽和强化其表面为主要目的而进行的研磨和抛光加工（简称研抛）。零件表面的精度和粗糙度对其寿命和质量有
7、很大的影响，电火花加工留下的变质层、磨削加工留下的微裂纹等都会影响零件的使用寿命。*中物院培训 光整加工的加工余量小，主要用来改善表面质量，少量用于提高加工精度（如尺寸精度、形状精度）的加工，但不能用于提高位置精度的加工。光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微量切削和挤压的过程。表面加工均匀，切削力和切削热很小，可获得很高的表面质量。光整加工属于微量加工，不能纠正较大的表面缺陷，其加工前要进行精加工。18中物院培训 金属表面抛光加工的本金属表面抛光加工的本质是表面选择性微量去除加质是表面选择性微量去除加工工*中物院培训研研 磨磨*中物院培训1.研磨的机理研磨的机理 研磨是机械抛光中一种常用手
8、段，它是微小的多刃加工的生产过程。是对被加工表面进行微量精密加工的加工方法。执行工具是磨粒（粉），而磨粒是按粗、中、细用硬脂、植物油、油酸、凡士林等通过一套制作工艺，将磨粒配制成研磨膏，起到切削和润滑作用。21中物院培训 磨削时，磨粒依附在比工件材料还要软的研磨工具上，一部分磨粒嵌入研磨工具表面，另一部分磨粒在有相当粘度的油脂控制下，悬浮于研磨工具和被加工的工件表面之间。当两者产生相对运动时，磨粒就在工件表面切除上道工序留下的波峰，从而降低工件表面的粗糙度。与此同时，研磨膏深入工件表面与之产生化学方应，易于切削的形成氧化层。22中物院培训*中物院培训23中物院培训 研磨工具与工件之间的相对运动
9、相当复杂，而游动磨粒在它们之间的运动向行星一样更加复杂。每一颗磨粒都不会在工件表面重复原来的运动轨迹，这样就能均匀地去掉工件表面的波峰，从而提高工件表面的粗糙度和精度。24中物院培训机械抛光加工的机理 机械抛光加工的机理很复杂，是多方面因素共同作用的结果。其参加作用的因素有：微切割微滚压犁刨冷焊局部退火微碰撞破碎塑性变形25中物院培训 不同的材料，各因素的作用效率也不同。为了增加作用效率和效果，一般还要辅以不同性能的添加剂,使之产生相应的化学作用。26中物院培训*中物院培训2、研磨的过程中的各种主要作用、研磨的过程中的各种主要作用1）微切削作用 磨料在压力的作用下，在研具和工件表面之间滚动，以
10、锋利的棱角进行微切削加工。2）挤压塑性变形的作用 钝化的磨粒对加工表面进行滚压运动，挤压表面粗糙的凸峰，使其平坦、光滑，对表面产生挤压的塑性变形，还有加工硬化使表面强化的作用。3）化学作用 研磨剂与表面产生化学作用，生成氧化膜，又不断被磨削从而提高研磨的效率。27中物院培训*中物院培训3、研磨的特点、研磨的特点1）尺寸精度高：加工热量少，表面精度稳定，尺寸精度可达0.025m。2）形状精度高：球体圆度可达0.025m,圆柱体圆柱度可达0.1m。3）表面粗糙度低：粗糙度可达0.1m。4）表面耐磨性提高：摩擦系数减少，接触面增大和加工硬化都使耐磨性提高。5）抗疲劳强度提高：研磨使表面产生残余压应力
11、，提高了表面的抗疲劳强度。28中物院培训*中物院培训4、研磨抛光的分类、研磨抛光的分类1）按操作方式分 手工研磨抛光；机械研磨抛光。2）按磨料的运动轨迹分 游离磨料研磨抛光；固定磨料研磨抛光。3）按研磨抛光的机理分 机械作用研磨抛光；非机械作用研磨抛光电能化学能。29中物院培训4）按研磨抛光剂使用的条件分 （1）湿研磨：磨料和研磨液组成研磨抛光剂，用于粗研和半精研。（2）干研磨：将磨料均匀压入研具表面中，一定压力研磨，一般用于精研加工。（3）半干研磨：糊状研磨膏，用于粗、精研磨都可以。30中物院培训*中物院培训5、机械研磨抛光的加工要素、机械研磨抛光的加工要素31中物院培训*中物院培训6、需要
12、控制的研磨工艺参数、需要控制的研磨工艺参数 研磨运动轨迹 研磨压力 研磨速度 研磨余量 研磨时间 环境温度32中物院培训33中物院培训*中物院培训7、研磨抛光剂、研磨抛光剂 是由磨料和研磨抛光液（或膏）均匀混合而成。1）磨料）磨料 在机械式研磨抛光中，磨料对工件表面进行微切削和挤压作用，决定了加工的质量。根据工件表面的软硬、表面粗糙度要求，选择合适的磨料是必须做的工作。磨料的粒度选择要根据工件研磨抛光前的粗糙度和研磨抛光后的质量要求来确定，一般粗加工选较大粒度，精加工选较小粒度。34中物院培训*中物院培训 磨料的种类很多，常用的磨料和适用范围如下：35中物院培训*中物院培训 磨料的粒度常用筛分
13、法和显微镜分析法来确定。筛分法：筛分法：筛网相邻孔距表示，称为号数，适用于4号240号。号数愈大表示颗粒愈小。显微镜分析法：显微镜分析法：测量颗粒大小，用W表示，号数愈大表示颗粒愈大。一般我们把粒度小于100的称为磨粒，100240的称为磨粉，粒度在W40以下的称为微粉。36中物院培训*中物院培训 不同粒度可达到的表面粗糙度如下：37中物院培训*中物院培训2）研磨抛光液）研磨抛光液 研磨抛光液在研磨抛光中起着调和磨料、使其均匀分布和冷却润滑的作用。常用的研磨抛光液有矿物油、动物油、植物油三类。其中10号机油最为广泛，煤油在粗、精加工都可以使用，猪油也是很好的研磨抛光液，由于含有活性油酸物质，能
14、起化学反应，抛光效果更好。38中物院培训*中物院培训常用的抛光液如下：39中物院培训*中物院培训3）研磨抛光膏）研磨抛光膏 研磨抛光膏是一种膏状混合物，一般分为硬和软两种。在硬的研磨膏中磨料主要是氧化铝、碳化硅和金刚石等，粒度微200、240、W40等磨粉或微粉，磨粒的硬度大于工件的硬度。软的研磨膏中主要含有氧化铝、氧化铁和氧化铬等粒度为W20以下的微粉。研磨膏一般可用煤油和汽油稀释。40中物院培训*中物院培训8、研磨抛光工具、研磨抛光工具 1）研具材料）研具材料 研磨抛光中直接于工件表面接触的研磨抛光工具称为研具。一般情况下，研具的硬度稍为比工件要软一些。研具材料很多，有低碳钢、灰口铸铁、黄
15、铜、紫铜、硬木、塑料、皮革和毛毡等。41中物院培训 灰口铸铁灰口铸铁中含有石墨，耐磨性和润滑性很好，研磨的效果很好，常用于淬火钢、硬质合金和铸铁材料的研磨，特别是精研磨；低碳钢低碳钢一般用于小孔的研磨；铜铜用于研磨余量较大的情况，效率高但光泽差，适合粗研磨的加工；其它软性材料的研具其它软性材料的研具主要用于抛光为主的精研磨。42中物院培训*中物院培训2）研具研具（1）油石：常用于粗研磨，是磨料压制烧结而成，分粗、中、细。根据根据表面粗糙度要求选择。（2）研磨平板：灰口铸铁做成。（3）研磨环：用于车床上对外园的研磨，分固定式和可调式。43中物院培训（4）研磨芯棒：固定式外园有螺旋槽容纳研磨剂（膏
16、），可调式外径根据孔径大小调节。（5）研磨抛光的辅助工具主要有电动机械式手持抛光机；超声波电火花研磨抛光工具等。44中物院培训*中物院培训研磨外圆研磨外圆45中物院培训*中物院培训46中物院培训*中物院培训47中物院培训*中物院培训48中物院培训*中物院培训49中物院培训*中物院培训平面研磨平面研磨50中物院培训*中物院培训51中物院培训*中物院培训 9、研磨抛光的工艺过程、研磨抛光的工艺过程 1）研磨抛光的余量确定研磨抛光的余量确定 取决于零件的尺寸、原始表面粗糙度和最终精度要求，一般抛光的余量只要能去除加工痕迹和变质层就可以。零件公差较大时就去公差范围内的余量。研磨轨迹可以往复、交叉但不能
17、重复。52中物院培训 由于研磨是精加工工序，余量必须留得适中，大了研磨时间太长，小了不能保证质量要求。一般余量为0.005 0.05mm，根据具体情况，有时还可以留在公差以内。可参考下表：加工表面类型加工表面类型 预加工形预加工形式式预留研磨量预留研磨量(mm)备注备注平面精磨刮研0.003 0.0150,02 0.031)工件尺寸取较小值2）预加工精度高取较小值3）形状复杂，精度要求较高的取较大值4）研磨铸铁较研磨钢件取较大值外圆精磨精车0.005 0.030.02 0.035内孔精磨精车铰孔垳孔0.005 0.020.02 0.040.02 0.050.01 0.0353中物院培训2）研磨
18、抛光阶段和轨迹研磨抛光阶段和轨迹 研磨抛光工艺一般分为粗研磨细研磨精研磨抛光4个阶段，磨料有粗到细，每次更换都必须清洗研具和工件54中物院培训*中物院培训55中物院培训*中物院培训10、影响抛光质量因素、影响抛光质量因素 1）“橘子皮橘子皮”问题问题 抛光时压力过大、抛光时间过长，抛光工件材质较软时易出现在抛光表面出现橘子皮状纹路。主要原因抛光表面压力过大，导致表面产生微小的塑性变形。解决方法是对工件表面进行硬化处理或采用较软质抛光工具。56中物院培训*中物院培训2）“针孔状针孔状”问题问题 由于工件材料内含有杂质，抛光时这些杂质从金属组织中脱离出来，形成针状小坑。解决方法是避免用含氧化物抛光
19、膏进行机械抛光，控制好抛光时间，换用优质钢材。57中物院培训*中物院培训11、研磨膏的配制、研磨膏的配制 配制研磨膏时，首先要确定其用途，并分清粗研、半精研、精研或抛光等，以及了解工件材料的硬度，同时还要视气温情况来配制研磨膏。1）研磨膏是由研磨粉、混合脂肪、油酸和凡士林等组成。58中物院培训*中物院培训（1）研磨粉）研磨粉研磨粉的材料59中物院培训*中物院培训 研磨粉的粒度 不同粒度可达到的表面粗糙度如下：60中物院培训61中物院培训*中物院培训（2）混合脂肪）混合脂肪 混合脂肪的成分一般由硬脂酸（C13 H36 O2），蜂蜡和柏子油组成。混合脂肪的成分与气候的关系如下表：62中物院培训63
20、中物院培训*中物院培训（3）油酸是一种粘性较大，氧化作用较强的液体，它可加快研磨过程，缩短研磨时间。2）研磨膏的配置工艺（1）配置研磨膏前的准备工作 检查搅拌棒及容器是否清洁。64中物院培训*中物院培训 配置混合脂肪（a）按比例称出所需的硬脂酸、柏子油和蜂蜡；（b）将柏子油加热到1000C 或熔化为止，然后过滤；（c）将过滤好的柏子油和硬脂酸及蜂蜡一起加热至1000C 或熔化为止，然后用真空泵过滤，进行12次过滤（用医用面纱叠几层，放在漏斗里），把融化的混合脂肪倒入已准备好的洁净容器中（必须注意温度，防止过滤中凝固）；（d）过滤后，让混合脂肪慢慢冷却，凝结成固体；（e）用刀将混合脂肪切成块，便
21、于使用。65中物院培训抛抛 光光66中物院培训*中物院培训 机械抛光是一种比研磨更微小的切削加工，研磨的研具较硬，微切削和挤压作用较大，尺寸和粗糙度有明显的变化。抛光的研具使用软材料，只能降低粗糙度而不能改变尺寸和形状的精度。粗糙度可达0.4m以下。*中物院培训化学抛光化学抛光*中物院培训化学抛光机理化学抛光机理 化学抛光是金属表面通过有规则的溶解达到光亮平整。在化学抛光过程中，零件表面不断的被氧化，形成钝化氧化膜，氧化膜随后又不断地被溶解，且前者的作用和要强于后者。由于零件表面微观的不一致性，表面凸起的部位优先溶解，且溶解速率大于凹下部位的溶解速率，而膜的形成和溶解始终同时进行，只是速率有所
22、差异，结果零件表面粗糙度得以平整，从而获得平滑光亮的表面。*中物院培训*中物院培训*中物院培训72中物院培训*中物院培训 化学抛光具有工艺简单，操作方便，适用于各种形状复杂的零件以及要率高等特点。实践证明化学抛光技术应用于钢铁零件，特别是低碳钢零件有较好的抛光效果，能过得到光滑的表面。以其作为表面处理工序，有助于电镀层的结合力、光亮度、平整度以及提高抗腐蚀性，使镀层或化学转化层更加致密。化学抛光分为较高温度下化学抛光和常温下化学抛光。较高温度下耗能高，酸雾大，到效率高，但需要密封；常温下可以克服以上缺点，是目前探索的主要方向。*中物院培训化学抛光工艺质量评估化学抛光工艺质量评估 零件经丙酮脱脂
23、处理后，烘干，然后放入化学抛光液中处理，取出处理后的零件水洗，干燥。一般用抛光效果和抛光后零件的重量损失来评估抛光质量。*中物院培训抛光要素影响评估抛光要素影响评估双氧水对抛光效果及失重的影响 他条件不变的情况下，不用双氧水无抛光效果，随着双氧水的增加，抛光效果变好。达到效果峰值后继续增加双氧水，抛光效果迅速变差。*中物院培训 这是因为双氧水浓度过低时，溶液中的Fe3+较少，难以形成粘性膜，抛光效果差；双氧水浓度过高时，会加速Fe2+向Fe3+的转化，使零件表面溶解速度加快，造成过度腐蚀，从而降低了表面亮度。从失重这项指标看，双氧水浓度越高，失重越大，抛光液消耗越多，抛光成本也就越高。*中物院
24、培训盐酸对抛光效果及失重的影响 盐酸浓度很低时，抛光液的化学溶解作用较差，产生的Fe2+少，因而转化成Fe3+的数量相应较少，不能满足抛光所需形成粘性膜的要求。当盐酸浓度增加到一定值后，效果达到最佳，再继续增加失重会迅速着增加，使抛光成本增加。*中物院培训水对抛光效果及失重的影响 基础配方中其它量不变的情况下，水的用量过高，零件表面抛光效果下降；水量过低时，零件表面隋亮但不均匀，而且腐蚀失重加大，抛光成本增加。*中物院培训添加剂对抛光效果及失重的影响 添加剂一般采用易容于水的无机盐，其阴离子能与零件材料中溶解出来的元素络合，形成稳定的粘性膜，这正是抛光所需要的。实验表明，无添加剂是零件表面不光
25、亮，溶液无抛光作用。添加剂达到一定量时，效果最好。再继续增加不但效果降低，还会使失重迅速增加。*中物院培训结论以不锈钢常温下抛光工艺为例，双氧水20 30 mL，盐酸20 30 mL，添加剂2030mL，水 2030mL为最佳。*中物院培训 钢零件的化学抛光工艺及各成分的作用钢零件的化学抛光工艺及各成分的作用1、工艺流程、工艺流程 化学除油 热水清洗 流动水冲洗 除锈（10%硫酸）流动水冲洗 化学抛光 流动水冲洗 中和（3%NaNO3、2%Na2CO3）流动水冲洗 转下道工序*中物院培训2、工艺配方、工艺配方 双氧水（30%）/（mL/L）60 100 硫酸 （=1.84）/（mL/L）1 3
26、 磷酸 （=1.71）/（mL/L）3 5 尿素 /（g/L）10 20 组合添加剂 适量 室温 *中物院培训3、各成分的作用、各成分的作用1）双氧水 它是抛光液的主要成分，在化学抛光液中与钢铁零件表面发生氧化还原反应，使微观突起部分优先溶解，微观凹下处则处于钝化状态，使化学溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，从而达到整平作用，使表面光亮。一般情况下随 H2O2 含量适当增加，化学抛光效果会提高；但含量过高，刚见表面易被腐蚀；而含量太低，则抛光效果明显下降。*中物院培训2）硫酸和磷酸）硫酸和磷酸 硫酸和磷酸的组合加入化学抛光溶液，提供溶液中的H+，PO43+还可以在钢铁零件表面形成粘性膜，有助于化
27、学抛光。随着化学抛光的进行，H+会减少；若pH 值过低。抛光速度加快，会导致过度腐蚀。一般pH值控制在 2 3。*中物院培训3）尿素）尿素 尿素在抛光液中起稳定剂的作用，可以抑制 H2O2 过快分解，能明显延长抛光液的使用寿命，降低化学抛光成本。尿素在抛光过程中还起整平作用。*中物院培训4）组合添加剂）组合添加剂 一般是以醇、酚类有机物和苯甲酸、水杨酸、1，4丁炔二醇等以及非离子型表面活性剂。如聚乙二醇、十二烷基硫酸钠，按适当比例配合而成。主要起稳定、光亮、湿润等作用。它们可以在零件表面形成吸附膜，增加湿润性，可以抑制 H2O2 过快分解，能提高抛光表面的光亮和均匀性，延长抛光液的使用寿命。组
28、合添加剂的添加应根据实际消耗情况，采用少加、勤加的方法调整补充。*中物院培训4、化学抛光液的配制与维护管理、化学抛光液的配制与维护管理1）配制）配制 在槽中加入1/2提及的蒸馏水；在充分搅拌下缓缓加入计量的H2O2 ，使其充分混合；用水溶解尿素，在搅拌下加入到溶液中；按规定比例，分别用热水溶解组合添加剂，并混合，按用量加入上述溶液中；最后以稀释的计量的H2SO2和H3PO4 分别加入抛光液中；用试纸测试pH值，符合工艺要求后就可以进行化学抛光处理了。*中物院培训2）维护与管理）维护与管理（1）严格控制溶液中双氧水浓度的变化，控制pH值的异常变化。pH值定期用精密pH试纸测试。以稀释的硫酸或磷酸
29、溶液调整pH值，将其控制在工艺允许的范围之内。双氧水易分解，且在化学抛光过程中不断消耗，应适量添加。一般出现pH值在正常范围，而抛光效果不好的情况大都是由双氧水浓度偏低所致。如果出现抛光反应速率过快，零件被腐蚀的情况，往往是双氧水浓度过高所致，应用水稀释。*中物院培训（2）在抛光过程中Fe3+会不断积累，会是溶液浑浊，抛光效果下降。应控制Fe3+不超过25g/L，否则会对抛光产生不良影响，应部分或全部更新，才能保证抛光质量。（3）化学抛光液中严禁带入还原性物质，否则会极大地破坏抛光溶液的稳定性。化学抛光是放热反应，溶液温度会升高，应将其控制在 400C 以下，否则会加快双氧水的分解。*中物院培
30、训5、化学抛光后处理、化学抛光后处理 钢铁零件化学抛光可以作为防护装饰性电镀的前处理工序，也可以作为化学成膜如磷化发蓝的前处理工序，如果不进行电镀或化学成膜，而直接应用，可以喷涂丙基清漆或丙烯酸清漆，烘干后有较好的防护效果。若喷漆前浸防锈钝化水剂溶液，抗腐蚀防护性更好。*中物院培训化学机械抛光化学机械抛光*中物院培训 二、化学抛光化学抛光是在特定的溶液中对零件进行浸蚀整平的过程。化学抛光设备简单，可以处理形状比较复杂的零件。缺点足化学抛光的质量不如电解抛光。溶液的调整和再生也比较困难，在应用上受到限制。尤其是化学抛光操作过程中硝酸散发出大量黄棕色有害气体，对环境污染非常严重。化学机械抛光是微细
31、颗粒的研磨和氧化剂的腐蚀综合作用，它有别于纯机械抛光和纯化学抛光，能有效避免机械抛光造成的表面损伤和化学抛光速度慢，表面平整性和一致性差等缺点。在一定压力和抛光浆料存在下，被抛光工件和抛光垫之间产生相对运动，以“软磨硬”的方式来获得光滑表面。这项技术最早是用来获得高质量玻璃表面，目前在集成电路的硅板表面抛光和对表面平整度、均匀度、一致性要求较高，而且对表面材料层要求严格的工件表面抛光工艺中大量使用。*中物院培训1、化学机械抛光作用机制 化学机械抛光作用机理目前还没有完整的从微观角度的理论解释。但从宏观上说，可以解释如下：将旋转的被抛光工件压在与与其同方向旋转的弹性抛光垫上，抛光浆料在工件与底板
32、之间连续流动（见图1）。在抛光垫与工件表面的相对运动和抛光浆料化学腐蚀共同作用下，工件表面的被腐蚀层被不断剥离，新的浆料补充进来，新裸露的工件表面再发生化学腐蚀，在被剥离带走，如此反复，直到获得要求的光滑表面。*中物院培训*中物院培训 要获得品质好的抛光表面，必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到平衡。如果化学腐蚀速度大于机械研磨速度，则会在抛光表面产生腐蚀坑、橘皮状波纹；反之会产生高损伤层。*中物院培训2、化学机械抛光浆料 抛光浆料主要由三部分组成：腐蚀介质、成膜剂和助剂、纳米磨料粒子。抛光浆料要满足抛光速度快、抛光均一性好和抛光后易于清洗等要求。磨料粒子的硬度不宜太高，一般要低于
33、被抛光工件表面硬度，而高于化学反应物的硬度，以保证对膜层表面的机械损伤最小。按pH值分类，抛光浆料主要分酸性浆料和碱性浆料两类。*中物院培训*中物院培训*中物院培训电化学抛光电化学抛光*中物院培训电解抛光是金属表面装饰加工的较新的工艺。它应用于金属零件镀前预处理和镀后的精加工，也可以单独应用于金属表面的加工。如电解抛光常用于外形复杂的金属零件，专用工具及器械和多种镀层的装饰性加工和表面精加工。在一定条件下，电解抛光也可以用来代替繁重的机械抛光。电解抛光具有生产效率高，操作方便等优点。缺点是成本高，使用期短，再生困难。*中物院培训 电解抛光（也称电化学抛光），是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极
34、，两极同时浸入到电解槽的电解液中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，利用金属表面微观凸点在特定电解液中和适当电流密度下首先发生阳极溶解的原理进行抛光的一种电解加工，以达到工件表面光亮度增大的效果。*中物院培训1、电解抛光原理、电解抛光原理 电解抛光原理现在世界各界人士争论很多，被大家公认的主要为黏膜理论。该理论主要为：工件上脱离的金属离子与抛光液中的磷酸形成一层磷酸盐膜吸附在工件表面，这种黏膜在凸起处较薄，凹处较厚，因凸起处电流密度高而溶解快，随黏膜流动，凹凸不断变化，粗糙表面逐渐被整平的过程。*中物院培训电解抛光的基本原理*中物院培训2、电解抛光的特点、电解抛光的特点 抛光的表面不会产生变
35、质层无附加应力并可去除或减小原有的应力层 对难于用机械抛光的硬质材料软质材料以及薄壁形状复杂细小的零件和制品都能加工 抛光时间短而且可以多件同时抛光生产效率高*中物院培训 电解抛光所能达到的表面粗糙度与原始表面粗糙度有关一般可提高两级。但由于电解液的通用性差使用寿命短和强腐蚀性等缺点电解抛光的应用范围受到限制。电解抛光主要用于表面粗糙度小的金属制品和零件如反射镜不锈钢餐具装饰品注射针弹簧叶片和不锈钢管等还可用于某些模具(如胶木模和玻璃模等)和金相磨片的抛光。*中物院培训电解抛光特点电解抛光特点经电化学抛光后，表面粗糙度值可从1.63.2 m下降到0.20.4 m，抛光后的尺寸精度和形状精度可控
36、制在0.01mm之内。电化学抛光的效率是普通手工抛光的几倍。电化学抛光工艺简单，操作容易，而且设备简单，投资少。电解抛光不受工件材质和性能的限制，硬质合金、粉末冶金、淬火钢、不锈钢、耐热钢等都可进行抛光。电解抛光后，在工件表面常常生成致密、牢固的氧化膜，可提高工件表面的耐蚀性能，不产生新的变质层及表面残余应力。*中物院培训电解抛光方式电解抛光方式整体电化学抛光法逐步电化学抛光法*中物院培训 电解磨削抛光是将金属的电化学阳极溶解作用和机械磨削作用相结合的一种磨削工艺。它是靠金属的溶解（占95%98%）和机械磨削（占2%5%）的综合作用来实现加工的。.电解磨削抛光电解磨削抛光*中物院培训 电解磨削
37、抛光特点如下：加工范围广，生产效率高。加工精度高，表面质量好。砂轮磨损量小。电解磨削抛光装置结构简单，操作方便，工作电压低，电解液无毒，适于抛光尺寸要求不太严格的塑料模、压铸模、橡胶模等。电解磨削抛光的局限性。抛光后质量不高，且残留氧化膜，所以抛光后仍需手工抛光处理；电解磨削抛光模具刃口时，不易磨得非常锋利。*中物院培训目前生产上采用的电抛光液主要有：硫酸、磷酸、铬酐组成的抛光液；硫酸和柠檬酸组成的抛光液；硫酸、磷酸、氢氟酸及甘油或类似化合物组成的混合抛光液。*中物院培训钢铁零件的电化学抛光(1)材料种类的影响 钢铁材料的种类很多，对不同的钢材应采用不同的抛光液。(2)各种因素的影响 磷酸是抛
38、光液的主要成分。它所生成的磷酸盐粘附在阳极表面，在抛光过程中起重要作用。硫酸可以提高抛光速度，但含量不能过高，以免引起腐蚀。铬酐可以提高抛光效果，使表面光亮。电流密度对抛光质量有很大影响，对于不同的溶液应采用不同的电流密度，电流密度过低，整平作用差，过高会引起过腐蚀。温度对抛光质量有一定的影响，但不是主要因素。111中物院培训*中物院培训(3)操作注意事项新配制的溶液应在大阴极面积(阴极面积大于阳极面积几倍)的情况下进行通电处理，使一部分六价铬还原为三价铬。如果在使用过程中三价铬增加过多时，则相反，即在大阳极小阴极的情况下进行通电处理。经常测定溶液的密度，并及时加水或加热浓缩溶液。溶液中的磷酸
39、、硫酸和铬酐和三价铬的含量应定期分析和调整。使用过程中由于阳极溶解铁的含量逐渐升高，当铁的含量(按Fe2 03计算)达到7%8%时部分更换，或全部更换溶液。配制 先将磷酸与硫酸混合，铬酐溶解于水，然后把酸的混合液倒人铬酐水溶液中加热8 0C。在不断搅拌下慢慢加入明胶(此时反应激烈)。反应结束后(大约1 h后)溶液变为均匀的草绿色。112中物院培训*中物院培训其他金属的电解抛光铜及其合金的电解抛光，广泛采用磷酸电解液。铝及铝合金的电解抛光采用磷酸一硫酸一铬酸性的溶液。铝及铝合金的电解抛光在生产上应用得比较广泛。抛光后的零件如果随即进行短时间的氧化处理，不仅能得到平整光亮的外观还能形成完整的氧化膜
40、，提高耐蚀性，可以长期保持其表面光泽。溶液的配制方法，可以参照钢铁零件电解抛光的有关内容。当溶液中的铝含量超过5%时，应部分更换或全部更换溶液。当氯离子含量超过1%时，零件表面容易出现斑点腐蚀。配制溶液用的水中氯离子含量应少于8 0 mgL。113中物院培训*中物院培训*中物院培训*中物院培训3.电化学抛光所需条件及设备电化学抛光所需条件及设备 1）电源：电源可选用双相220V，三相380V。2）整流器 电解抛光对电源波形要求不是太严格，可选用可控硅整流器好高频整流器。整流器空载电压：020v 负载电压（工作电压）：810v 工作电压低于6v，抛光速度慢，光亮度不足。整流器电流：根据客户工件大
41、小而定。*中物院培训 3）电解槽及配套设施（阳极棒）可选用聚氯乙烯硬板材焊接而成。在槽上装三根电极棒，中间为可移动的阳极棒，接电源阳极（或正极），两侧为阴极棒，连接电源阴极（负极）。4）加热设施及冷却设备 加热可选用石英加热管，钛加热管。冷却可选用盘管，盘管可加热可冷却。*中物院培训 5）夹具 最好选用钛做挂具，因为钛较耐腐蚀，寿命长，钛离子对槽液无影响。建议最好不要用铜挂具，因为铜离子进入会在不锈钢表面沉积一层结合力不好的铜层，影响抛光质量。铜裸露部位可用聚氯乙烯胶烘烤成膜，在接触点刮去绝缘膜。6）阴阳极材料 阳极棒应用铜棒或铜管，铜管长是电解槽长加20厘米；阴极板应用铅板，铅板固定在阴极棒
42、上，铅板长为槽高加10厘米，铅板宽根据槽长而定，一般为10厘米，20厘米规格。*中物院培训4、电解抛光工艺流程、电解抛光工艺流程除油-水洗-除锈-水洗-电解抛光-水洗-中和-水洗-钝化-包装*中物院培训5、电解抛光方式、电解抛光方式整体电化学抛光法逐步电化学抛光法*中物院培训*中物院培训电解抛光常见问题1.电抛光后，表面为什么会发现似未抛光的斑点或小块？原因分析：抛光前除油不彻底，表面尚附有油迹。解决方法：选用“云清牌 除油除蜡液”，1：10兑水使用，6090条件下浸泡520分钟。如长时间使用后应考虑更换新液。2.抛光过后表面局部为什么有灰黑色斑块存在？原因分析：可能氧化皮未彻底除干净。局部尚
43、存在氧化皮。解决方法：加大清除氧化皮力度，可选用“云清牌 不锈钢氧化皮清除液”，“不锈钢氧化皮清除膏”等产品。因除锈除氧化皮产品较多，具体适用产品可咨询威海云清化工开发院。3.抛光后工件棱角处及尖端过腐蚀是什么原因引起的？原因分析：棱角、尖端的部位电流过大，或电解液温度过高，抛光时间过长，导致过度溶解。解决方法：调整电流密度或溶液温度，或缩短时间。检查电极位置，在棱角处设置屏蔽等。4.为什么工件抛光后不光亮并呈灰暗色？分析原因：可能电化学抛光溶液已不起作用，或作用不明显。解决方法：检查电解抛光液是否使用时间过长，质量下降，或溶液成分比例失调。5.工件抛光后表面有白色的条纹是怎么回事？原因分析：
44、溶液相对密度太大，液体太稠，相对密度大于1.82。解决方法：增大溶液的搅拌程度，如果溶液相对密度太大，用水稀释至1.72。在90100条件下并加热一小时。6.为什么抛光后表面有阴阳面，及局部无光泽的现象？原因分析：工件放置的位置没有与阴极对正，或工件互相有屏蔽。解决方法：将工件进行适当的调整，使工件与阴极的位置适当，使电力分布合理。7.抛光后工件表面平整光洁，但有些点或块不够光亮，或出现垂直状不亮条纹，一般是什么原因引起的？原因分析：可能是抛光后期工件表面上产生的气泡未能及时脱离并附在表面或表面有气流线路。解决方法：提高电流密度，使析气量加大以便气泡脱附，或提高溶液的搅拌速度，增加溶液的流动。
45、8.零件和挂具接触点无光泽并有褐色斑点，表面其余部分都光亮是什么原因？原因分析：可能是零件与挂具的接触不良，造成电流分布不均，或零件与挂具接触点少。解决方法：擦亮挂具接触点，使导电良好，或增大零件与挂具的接触点面积。9.同一槽抛光的零件有的光亮，有的不亮，或者局部不亮。原因分析：同槽抛光工件太多，致使电流分布不均匀，或者是工件之间互相重叠，屏蔽。解决方法：减少同槽抛光工件的数量，或者注意工件的摆放位置。10为什么抛光零件凹入部位和零件与挂具接触点接触附近有银白色斑点？原因分析：可能是零件的凹入部位被零件本身或挂具屏蔽了。解决方法：适当改变零件位置，使凹入部位能得到电力线或缩小电极之间距离或提高
46、电流密度。11.已严格按照工艺规范操作，为什么抛光后零件表面有或多或少的过腐蚀现象？原因分析：是否溶液温度过高或电流密度太大，如果溶液配制没有问题，又严格操作，则可能是抛光前的处理问题。解决方法：严格执行电化学抛光前处理的操作，在酸洗过程中避免过腐蚀。不要把清洗水留在零件表面，带进抛光槽。12.“云清牌不锈钢通用电解液”为什么使用一段时间会出现泡沫？原因分析：工件表面未除油，一些油污浮在电解液表面，对操作带来了困难。解决方法：已经出现此情况的，建议将表面的油污捞出，未出现的建议在抛光前进行除油。13.电化学抛光液内硫酸与磷酸之间有什么关系？原因分析：硫酸较多，抛光速度过快，对金属基体可加快腐蚀
47、，磷酸较多，可在工件表面吸附一种黏膜，亮度下降，抛光速度变慢。当然也不排除其他因素。解决方法：调整硫酸磷酸合适比例。也可以选择“云清各种无铬电解添加剂”配方。14.工件抛光后表面无光泽，在浅黄色底子上有白色斑点，一般什么原因引起的？原因分析：可能是电解抛光溶液中铬酐含量过高，甚至超过1.5%。解决方法：铬离子属于重金属离子，对人体有致癌作用，污染环境，可选用无铬抛光液。推荐使用“云清牌不锈钢通用电解液”。15.电解液成本核算主要是哪些？主要是电费、电解液、整流器、电解槽、极板、铜棒、加热管等。16.不锈钢各种材质在电解抛光时电流密度是多少？与电解成本有什么关联？原因分析：在市场常规情况下不锈钢
48、各种材质在电解液的密度为：200系列不锈钢材质电流密度在2550安培之间，300系列不锈钢材质电流密度在1530安培之间，400系列不锈钢材质电流密度在3055安培之间。解决方法：可选用“云清牌不锈钢通用电解液”200系列不锈钢材质电流密度在1525安培之间，300系列不锈钢材质在1015安培之间，400系列不锈钢材质在2530之间。电流密度越大，耗电量越大。而在电解成本核算中，电费所占的比例很大。17.抛光后经擦拭干净扔无光泽，有浅兰色阴影什么原因？原因分析：可能是电化学抛光液配制后，未进行加热及通电处理，或溶液操作温度偏低。解决方案：120下加热电抛光液一小时或将电解液加热到规定温度。18
49、.抛光后无光并且有黄色斑点是什么原因引起的？原因分析：可能电化学溶液的相对密度偏小，已小于1.70。解决方案：调整电抛光的相对密度或在80100条件下加热浓缩以增大起相对密度。或是更换新液。19.工件抛光后，为什么从槽中取出就出现褐色斑点？原因分析：可能是电抛光不够，或是时间较短。解决方法：首先适当延长抛光时间，如果无作用，则可能是温度或者电流密度不够的问题。20.电解时为什么容易出现打火现象？原因分析：导致这一现象有三点因素：一是挂具与工件接触点不牢固，二是电解液密度太低，三是电流密度过高。解决方法：多换几种挂具与工件连接方法，尽量多增加挂具与工件的接触点。如是电解液密度太低，可更换电解液，
50、建议选用“云清牌不锈钢通用电解液”。21.不锈钢电解液操作温度对电解抛光有什么影响？最佳温度是多少？原因分析：一般电解液使用温度为5090之间，温度较低，抛光速度较慢，光亮度下降。温度过高，液体对工件腐蚀加快，容易引起工件过腐蚀，电解液有效成分容易分解。解决方法：温度较低应加热到规定温度，加热可使用各种加热管（如石英，钛材质加热管），长时间工作温度会上升，当温度超过90时应停止工作，散热可选用搅拌或冷却循环方式。最佳使用温度是5090，“云清牌不锈钢通用电解液”的最佳使用温度为5080。22.不锈钢工件表面凹凸不平，麻点呈凸状，什么原因引起的？原因分析：表面锈蚀较多，电解液只是微观腐蚀整平，较
