根据注塑模具的生产要求,模具加工表面的表面粗糙度值一般应小于Ra014μm,为此,经铣削、刨削及电火花成型加工后,模具表面多采用机械或人工方式,用砂纸、油石等进行光整加工,工人劳动强度大,工作效率低,加工质量不易保证。电解抛光作为一项比较成熟的工艺,由于具有速度快、无噪音、工人劳动强度小、所需设备简单、抛光质量好、可达性强等优点,目前已广泛应用于航空航天、医疗、化工、轻工、建筑装饰等行业,可对铜、镍、铝及其合金、不锈钢、碳钢、合金钢等材料进行光整加工。本文针对S136 不锈钢进行了初步的电解抛光研究,经过多次实验,研究出了一种接近常温条件下,成本较低、抛光效果较好的电解抛光工艺。

1 　电解抛光的基本原理

电解抛光是基于金属阳的电化学溶解原理,在化曲线的活化—钝化区域进行的。抛光时,以工件为阳,不溶性金属为阴,两之间保持一定的距离并浸入抛光液中,在一定电压(3～12V) 的直流电作用下,被抛光金属发生阳溶解反应,在阴则产生气体的反应。阳溶解的金属离子在其表面的扩散层内逐渐堆积,形成一层粘液层,由于被抛光金属表面存在微观的凸凹不平,凸起处粘液层较薄,效应又使得电力线集中,电流密度较大,离子向溶液内部的扩散速度较快,电反应迅速,金属去除量较大;低凹处电力线比较分散,电流密度较小,粘液层相对较厚,离子向溶液内部的扩散速度较慢,造成电反应弱,金属去除量相对较少。随着抛光时间的延长,从而使得金属表面逐渐达到微观整平的目的。

2 　电解抛光的实验过程

目前,工程上常用于对不锈钢等金属材料电解抛光的电解液主要是以磷酸、硫酸为基的水溶液,并添加一定量的添加剂组成[3 ] 。由于这类电解液大多数含有高浓度的酸(80 %左右) 和强氧化剂,溶液腐蚀性强,易污染环境,而且抛光时需加热电解液(至50 ℃～80 ℃) 。在满足抛光要求的前提下,为了尽可能克服常规电解抛光工艺的不足,经过多次实验,优选出了一种酸度相对较低、不含有毒物质(NO-2 、CrO2 -4 等) 且适用于接近常温抛光的电解抛光液。

电解液基本配方如下：

30 %H3PO4 + 10 %H2SO4 + 40 %H2O + 无机酸X15 % + 3 %添加剂A + 2 %添加剂B ;
抛光条件:
工件(阳) :S136 ,抛光面积为100～260cm2 ,表面粗糙度Ra110μm;
间距:δ= 70～100mm ,两相对静止;
阴:铅板;
电流密度:70～100A/ dm2 ;
抛光温度:35 ℃～55 ℃;
抛光时间:3～7min。

无机酸X 是一种氧化促进剂,其作用是促进阳表面微观凸起处金属的溶解及金属表面粘液层的形成。添加剂A 为增稠剂,其作用主要是增大电解液的粘度,抑制阳表面金属离子由粘液扩散层向溶液内部的扩散速度及析氧速度,增加光亮度。添加剂B 为无机含氧化合物,其作用是抑制试件表面的Cr6 + 离子渗析出。抛光过程中,需定期搅拌电解液,温度越高,

3 　结论

与生产上常用的电解抛光工艺相比,本工艺具有以下特点:
(1) H3PO4 、H2SO4 含量为40 %左右,而常规抛光则为65 %～85 %; 强氧化性酸含量明显降低,考虑添加剂A、B 及无机酸X 的含量,电解抛光液总成本下降10 %左右,而且腐蚀性有一定程度降低。
(2) 抛光温度接近常温且温度范围较宽(35 ℃～55 ℃) ,加热电解液所需热能减少;抛光时间相对较短,平均5min 左右时间,可达到加工要求(Ra011μm) ,生产效率在一定程度得到提高。
(3) 抛光效率相对较高,是机械抛光效率的5～10 倍,而且抛光液不含有毒物质,使用相对安quan,对操作人员健康无影响。
(4) 本工艺仅适用于S136 不锈钢的电解抛光,对工件抛光前的表面粗糙度值有一定的要求(Ra < 116μm) 。经过进一步改进、完善,调整相应的电解液参数及电流标准,该工艺可用于其它不锈钢件的抛光加工。

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