文档介绍：第六章电化学加工
一、电化学加工的原理与特点
1. 电化学加工的原理
当两个铜片接上直流电形成导电回路时,导线和溶液中均有电流流过,在金属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应,即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动,Cu2+正离子移向阴极,在阴极上得到电子而进行还原反应,沉积出铜。
在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进入溶液。溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图1)中,阳极上为电解蚀除,阴极上为电镀沉积,(常用以提炼纯铜)的方法即电化学加工。
图1 电化学反应
Cu
Cu
当用10%~20%***化钠作电解液,以铜为工具加工碳钢时,电化学反应式如下:
2H++2e→H2↑
Fe-2e→Fe++
Fe+++2[OH]- →Fe(OH)2↓
③阴极反应:
NaCl Na + +Cl-
H2O H+ +[OH]-
①水溶液中:
②阳极反应:
电解池中电位分布
电位分布原因
Na+
H+
Cl-
OH-
Fe
Fe
H2
Fe(OH)3
2. 电化学加工的分类
电化学加工有三种不同的类型。第Ⅰ类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工,主要有电解加工和电化学抛光等;第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工,主要有电镀、电铸等;第Ⅲ类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行加工,目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。电化学加工的类别如表1所示。本节主要介绍电解加工、电铸成型、电解磨削,其它的电化学加工请参考相关资料。
表1 电化学加工分类
电化学加工的适用范围,因电解和电镀两大类工艺的不同而不同。
电解加工可以加工复杂成型模具和零件,例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模,航空、航天发动机的扭曲叶片,汽轮机定子、转子的扭曲叶片,炮筒内管的螺旋“膛线”(来复线),齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等。
电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。
随着工件表面金属材料的不断溶解,工具阴极不断地向工件进给,溶解的电解产物不断地被电解液冲走,工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状,如此下去直至将工具的形状复制到工件上。
电解加工原理图