不銹鋼管電化學拋光基本原理有哪些

   不銹鋼管電化學拋光是利用電化學選擇性腐蝕的原理對陽極表面進行微觀不平去除，降低不銹鋼管表面粗糙度，提高表面光亮度的一種方法，其加工示意圖如圖所示。在電化學拋光過程中，待拋光鋼管與電源正極相連，不溶性工具電極與電源負極連接，陰陽兩極同時浸入電解液當中，隨著電路的導通，工件表面金屬溶解形成陽離子，陰極表面的H+被還原成Hz析出。對于浙江至德鋼業有限公司所研究的不銹鋼管表面其陰陽兩極在酸性電解溶液中所發生的電化學反應分別為。在此之前，浙江至德鋼業有限公司技術人員就目前主流的電化學拋光理論—黏膜理論進行簡單介紹，下面我們就該理論進行詳細分析與探討。

    在不銹鋼管電化學拋光過程中，待拋光鋼管表面金屬之所以會溶解，是由于陽極表面金屬電化學溶解所導致的，遵循法拉第定律。在一定程度范圍內，陽極表面的溶解速度（單位時間內溶解的金屬層厚度）與該處的電流密度直接相關，電流密度越大，金屬的溶解速度也就越快，而電流密度的大小直接受限于當前電解液的電阻阻值大小。根據黏膜理論，零件表面在電化學拋光過程中出現不均勻性溶解的主要原因是由于金屬材料表面的陽極溶解物形成的覆膜填滿了所有的溝槽位置，而這些覆膜的阻值非常大，阻礙了電流對凹陷表面的作用，即在凸起處電力線分布密集，電流密度高。從而出現凸起處比凹陷處的金屬溶解速度快，使陽極表面趨于光滑。目前對電化學拋光作用現象的另一種解釋是尖端效應。尖端效應是指在拋光過程中，電流的溶解作用總是集中于距離陰極最短的帶尖峰的陽極上，導致凸起處溶解速度較其他位置要快的多。實際上，上述的兩種作用在加工中一直都存在著，在前期表面粗糙度較大時，表面尖端效應較強。隨著拋光的進行，表面微觀不平度降低，尖端效應減弱，黏膜效應占主導作用，拋光原理如圖所示。圖為在電化學拋光過程中不銹鋼管表面材料去除過程的示意圖，鋼管表面微觀不平度隨時間的推移逐漸減小。

    在拋光過程中，電化學池中有電流通過時，外加在兩電極上的極間電壓并不等于電解液歐姆壓降IR，即U≠IR，其中R為兩電極之間的電解液的電阻。這是因為還必須計入金屬電極與電解液之間存在的電位差所形成的反電動勢。金屬與溶液界面上的電位差稱為該金屬的電極電位。因此，如以Eo觸表示陽極的電極電位，為陰極的電極電位，而電極電位產生的主要原因是由于金屬與電解溶液在兩端無外接電源的情況下自發進行的氧化還原反應，并在金屬溶液界面上達到動平衡所導致的。而這種動平衡會導致界面上產生相對穩定的正負電荷分布，稱之為雙電層。兩電層之間存在的電位差被稱為電極電位。本文中所涉及的不銹鋼材料，其可逆電位差即為Fe/Fez+的電極電位。當一定大小的電流通過電化學拋光回路時，上述自發進行的動平衡狀態將會被打破。通過電極電位測定儀可以發現陽極電位向正方向偏移，陰極電位向負方向偏移。這種在電流通過電極時，電極電位偏離于平衡值的現象稱為電極的極化現象，該偏離值被稱之為超電位或超電壓。超電壓按其形成原因可以被分為：濃差超電壓、活化超電壓和電阻超電壓。在陽極溶解時金屬正離子不斷的進入溶液中，又由于能使離子濃度降低的對流、電遷移與擴散等作用較弱，使陽極附近的正離子濃度不斷攀升。由于這種離子濃度差別的原因而使電極電位偏離平衡電位的現象，成為濃差極化現象，對應的使界面上產生濃差超電壓?；罨妷簞t是由于電化學拋光過程中電化學反應遲緩，也就是電化學極化所產生的。而電阻超電壓則是由于在電化學拋光過程中，陽極表面產生的陽極覆膜所導致的，這與本文前面所述的黏膜理論中導致的大電阻是一致的。極化曲線則是顯示電極電位、電流密度與超電壓之間關系的最有效表征手段，可以直觀的反應出電極極化的規律與特點。在實際電化學加工過程中，隨著電流密度的增大，陽極極化效應也會隨之增強，圖列舉了在電化學加工過程中的幾種典型陽極極化曲線樣式。