不銹鋼管電化學拋光表面粗糙度形成機理

   不銹鋼管電化學拋光后的零件表面上總會存在一些殘余微觀不平度，從材料本身角度出發考慮可以認為是由于材料自身非均質所導致的，也就是說材料各處的電化學當量并不完全相同。金屬類材料一般都為多晶體材料，這就導致在相同的電化學環境下各晶粒的溶解速度不同，使被加工表面上形成粗糙度。同時，陽極溶解后的表面質量與加工過程中所處的極化狀態也有著很大的關系。在不同的極化階段，陽極表面的材料溶解機理并不相同，這里對極化曲線上不同區域的表面質量做一些簡單介紹。

一、侵蝕

    當加工過程中處于活化溶解狀態時，如圖中各曲線的AB段區域，陽極表面的材料去除方式主要以侵蝕為主。侵蝕后的表面暗淡無光，在金相顯微鏡下可以看到明顯的晶粒等金相組織。在此我們假設材料表面絕對光滑時，由于金屬表面晶粒的品格方位不同，原子距離遠的溶解速度相對較快，首先被溶解。直至各晶粒所裸露出都是原子排列距離相近的晶面時，各晶粒將保持當前輪廓形狀溶解下去，最終出現凹凸不平的表面輪廓。當材料由多種晶粒組成時，則由于其各自電極電位不同，溶解速度相差會更大，在加工表面會出現明顯的凹凸點。

二、拋光

    在金屬表面以拋光形式被去除，加工后材料表面光潔度好，并有光澤。這時金屬的溶解方式與侵蝕完全不同，各金屬原子沿著垂直于表面方向隨機的、均勻的溶解下去，不受晶向、電極電位差別的影響。這主要是由于加工過程中材料表面產生的氧化膜所導致的，這與上一小節中的黏膜理論相同。氧化膜薄而致密，但存在“空穴”，允許離子通過，因此陽極材料能溶解下來。這種氧化膜本身是可溶的，在一定條件下，它的溶解速度和形成速度相等，維持著動態平衡，保持氧化膜厚度的穩定。膜上的空穴是隨機分布的，但在宏觀上又保持著平均分布，只有空穴下的金屬才會被溶解。因此，材料溶解不會受到材料自身晶粒位向、材料成分、電極電位的影響，產生拋光作用。

三、斑點腐蝕

    在圖中的極化曲線段，陽極發生超鈍化溶解，氧化膜被擊穿，使陽極表面覆膜不再均勻與連續，陽極表面出現斑點性腐蝕，表面光潔度降低。這與前文中對表面出現超鈍化的原因一樣，由于氧氣的作用，對陽極表面的覆膜產生沖擊與攪拌，導致覆膜破裂，電流效率提高，金屬陽極迅速溶解，使表面出現大面積凹坑。隨著電流密度的迅速增大，氧氣析出量減小，這種斑點腐蝕效應將相應的減小或者消失，表面質量得到改善。綜上，由于電化學拋光為低電流密度加工，希望在最小的材料去除作用下獲得最好的表面光潔度。在圖中的極化曲線段區間內的材料溶解方式具有各向同性，受外界影響弱，加工表面質量高等特點，本文的管道內表面拋光的電壓將盡量控制在該區間范圍內。

四、電化學拋光工藝特點

    電解拋光的主要工藝特點是：拋光后金屬表面不會存在熱變質層，無附加外應力；對材料硬度無要求，可實現以柔克剛的效果；對零件形狀要求低，可實現對薄壁、形狀復雜、細小的零件的表面拋光；加工效率高，拋光時間短，表面加工量??；拋光后表面質量較高，一般可將表面光潔度提高兩級。電化學拋光與其它常見表面拋光工藝的工藝特點如表。從表中可以看出電化學拋光的綜合評分最高，是其中較為優越的表面拋光手段。以最常規的機械拋光為參照，電化學拋光有如下優點：

   1. 采用電化學溶解，加工過程溫和，被拋光后表面光滑可達到鏡面級，與包含著切削、塑性變形等劇烈過程的拋光手段相比，這種差別當然會影響拋光金屬表面的各種性質。

   2. 電化學拋光對形狀要求較低，可實現對復雜結構零件、線材、薄壁板材及微小的零件進行鏡面級拋光處理。在加工過程中，電化學拋光的工藝及設備要求要比機械拋光要低得多。但電化學拋光過程中存在尖端效應，這就導致待拋光零件邊緣棱角處會被優先溶解，無法對尖角進行拋光處理。

   3. 電化學拋光的拋光效率要比機械拋光高的多，而且可以多件同時進行拋光加工。同時，電化學拋光具有加工過程重復性好，操作方法簡單，對操作熟練度依存性弱等特點。不僅如此，在加工過程中，無噪音、無粉塵，但電化學拋光液的成分大多有腐蝕性，有些還有毒性及揮發性，廢液處理困難，不利于環保。