不锈钢管电化学抛光基本原理有哪些

   不锈钢管电化学抛光是利用电化学选择性腐蚀的原理对阳极表面进行微观不平去除，降低不锈钢管表面粗糙度，提高表面光亮度的一种方法，其加工示意图如图所示。在电化学抛光过程中，待抛光钢管与电源正极相连，不溶性工具电极与电源负极连接，阴阳两极同时浸入电解液当中，随着电路的导通，工件表面金属溶解形成阳离子，阴极表面的H+被还原成Hz析出。对于浙江至德钢业有限公司所研究的不锈钢管表面其阴阳两极在酸性电解溶液中所发生的电化学反应分别为。在此之前，浙江至德钢业有限公司技术人员就目前主流的电化学抛光理论—黏膜理论进行简单介绍，下面我们就该理论进行详细分析与探讨。

    在不锈钢管电化学抛光过程中，待抛光钢管表面金属之所以会溶解，是由于阳极表面金属电化学溶解所导致的，遵循法拉第定律。在一定程度范围内，阳极表面的溶解速度（单位时间内溶解的金属层厚度）与该处的电流密度直接相关，电流密度越大，金属的溶解速度也就越快，而电流密度的大小直接受限于当前电解液的电阻阻值大小。根据黏膜理论，零件表面在电化学抛光过程中出现不均匀性溶解的主要原因是由于金属材料表面的阳极溶解物形成的覆膜填满了所有的沟槽位置，而这些覆膜的阻值非常大，阻碍了电流对凹陷表面的作用，即在凸起处电力线分布密集，电流密度高。从而出现凸起处比凹陷处的金属溶解速度快，使阳极表面趋于光滑。目前对电化学抛光作用现象的另一种解释是尖端效应。尖端效应是指在抛光过程中，电流的溶解作用总是集中于距离阴极最短的带尖峰的阳极上，导致凸起处溶解速度较其他位置要快的多。实际上，上述的两种作用在加工中一直都存在着，在前期表面粗糙度较大时，表面尖端效应较强。随着抛光的进行，表面微观不平度降低，尖端效应减弱，黏膜效应占主导作用，抛光原理如图所示。图为在电化学抛光过程中不锈钢管表面材料去除过程的示意图，钢管表面微观不平度随时间的推移逐渐减小。

    在抛光过程中，电化学池中有电流通过时，外加在两电极上的极间电压并不等于电解液欧姆压降IR，即U≠IR，其中R为两电极之间的电解液的电阻。这是因为还必须计入金属电极与电解液之间存在的电位差所形成的反电动势。金属与溶液界面上的电位差称为该金属的电极电位。因此，如以Eo触表示阳极的电极电位，为阴极的电极电位，而电极电位产生的主要原因是由于金属与电解溶液在两端无外接电源的情况下自发进行的氧化还原反应，并在金属溶液界面上达到动平衡所导致的。而这种动平衡会导致界面上产生相对稳定的正负电荷分布，称之为双电层。两电层之间存在的电位差被称为电极电位。本文中所涉及的不锈钢材料，其可逆电位差即为Fe/Fez+的电极电位。当一定大小的电流通过电化学抛光回路时，上述自发进行的动平衡状态将会被打破。通过电极电位测定仪可以发现阳极电位向正方向偏移，阴极电位向负方向偏移。这种在电流通过电极时，电极电位偏离于平衡值的现象称为电极的极化现象，该偏离值被称之为超电位或超电压。超电压按其形成原因可以被分为：浓差超电压、活化超电压和电阻超电压。在阳极溶解时金属正离子不断的进入溶液中，又由于能使离子浓度降低的对流、电迁移与扩散等作用较弱，使阳极附近的正离子浓度不断攀升。由于这种离子浓度差别的原因而使电极电位偏离平衡电位的现象，成为浓差极化现象，对应的使界面上产生浓差超电压。活化超电压则是由于电化学抛光过程中电化学反应迟缓，也就是电化学极化所产生的。而电阻超电压则是由于在电化学抛光过程中，阳极表面产生的阳极覆膜所导致的，这与本文前面所述的黏膜理论中导致的大电阻是一致的。极化曲线则是显示电极电位、电流密度与超电压之间关系的最有效表征手段，可以直观的反应出电极极化的规律与特点。在实际电化学加工过程中，随着电流密度的增大，阳极极化效应也会随之增强，图列举了在电化学加工过程中的几种典型阳极极化曲线样式。