天生港電廠 曹建中

    現(xiàn)場(chǎng)金相試樣的制備往往受到眾多因素的制約，如位置復(fù)雜、環(huán)境惡劣，磨制試樣非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力等。若采用機(jī)械拋光，則往往沒(méi)有水源，只能以少量酒精代水，代價(jià)不小而效果卻不好，雖能磨制到4#、5#號(hào)砂紙細(xì)度，劃痕不一定全部消除，有時(shí)反而會(huì)產(chǎn)生金屬擾亂層，影響組織的評(píng)定。若采用經(jīng)濟(jì)、快速、效果良好的電解拋光代替機(jī)械拋光，情況就會(huì)明顯改善。

    電解拋光是一種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，如圖1所示。拋光前試樣的微觀不平整性如圖2所示。

     

                      圖1  電解拋光原理                         圖2  工件表面削平過(guò)程

    可以看到高低不平的試樣表面是如何被化學(xué)反應(yīng)削平而達(dá)到拋光的目的。圖2所示的A點(diǎn)處電解液厚度最薄，故電阻值最低，電解時(shí)通過(guò)的電流最大，所以此處溶解最快；B點(diǎn)的“犧牲”速度次之，這是電解中的溶解過(guò)程。當(dāng)高處被不斷削低，溶解速度逐漸變緩，并與析出金屬的速度趨于相同，達(dá)到一種電解平衡，這時(shí)基體變得相當(dāng)平整，達(dá)到了拋光的目的。由于電解時(shí)溶解能力較強(qiáng)，故對(duì)試樣的光潔度要求不高，只要磨制到2#砂紙細(xì)度即可。

 

                     圖3  鐵合金電解拋光特性曲線                           圖4  拋光設(shè)備示意圖

    現(xiàn)場(chǎng)選用上?？扑嚬鈱W(xué)儀器廠的拋光設(shè)備，但其電解拋光規(guī)范太籠統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)用時(shí)效果不佳。影響拋光效果的因素是多方面的，圖3是鐵合金的電解拋光特性曲線。在圖3中可以看到，電壓極低時(shí)，薄膜電阻值的變化很小，無(wú)電阻液薄膜形成；電壓略升高，雖有薄膜產(chǎn)生，但不穩(wěn)定；電壓升高到e點(diǎn)始能形成穩(wěn)定的薄膜，產(chǎn)生拋光作用；在e-e’段電壓繼續(xù)升高，其電阻值亦急劇升高，薄膜厚度增加，此時(shí)達(dá)到最佳拋光效果；若電壓繼續(xù)升高超過(guò)V'e,薄膜被擊穿，電阻反而下降，無(wú)拋光作用，反有點(diǎn)蝕作用。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，得出了電廠用鋼的最佳拋光電壓。拋光工藝的具體規(guī)范如下：

    拋光液：10%高氯酸十酒精液

    電流：0. 2A/cm2恒定

    電壓；起始12V，漸加至40V

    時(shí)間：180s

    拋光設(shè)備示意圖如圖4所示。

    拋光結(jié)束后用濕酒精棉球輕輕擦拭工件表面，即可進(jìn)行腐蝕。

    值得注意的是，現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)一定要注意氧化層對(duì)電解拋光電流的影響，氧化層的導(dǎo)電性差，為此一定要去掉.陽(yáng)極與試樣接觸處的氧化層。

    筆者已將電解他光工藝廣泛運(yùn)用于本廠的生產(chǎn)中，在主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、各種大小螺栓的現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)中取得了令人滿意的效果。此外，電解拋光對(duì)軟金屬或有色金屬、有腐蝕產(chǎn)物的爆破口及石墨化的鋼鐵材料的拋光有獨(dú)特的作用。不過(guò)，由于電解拋光對(duì)材料化學(xué)反應(yīng)的不均勻性，對(duì)顯微偏析特別敏感，故對(duì)偏析顯著的金屬材料，如鑄鐵及作夾雜物檢驗(yàn)的金屬試樣的拋光還有困難，它還不能完全替代機(jī)

械拋光。

    在圖3的曲線中可以看出，小電壓微電流具有浸蝕作用。這是因?yàn)榻鹣嘟M織各相之間、晶粒及晶界之間的析出電位不一致，在微電流作用下各相及晶粒與晶界的浸蝕深淺不一，從而顯示出組織形貌，這是電解拋光的下一步驟—電解浸蝕—的理論依據(jù)，目前尚待在實(shí)踐中找出理想的浸蝕規(guī)范。

電解拋光原理現(xiàn)在世界各界人士爭(zhēng)論很多，被大家公認(rèn)的主要為黏膜理論。該理論主要為：工件上脫離的金屬離子與拋光液中的磷酸形成一層磷酸鹽膜吸附在工件表面，這種黏膜在凸起處較薄，凹處較厚，因凸起處電流密度高而溶解快，隨黏膜流動(dòng)，凹凸不斷變化，粗糙表面逐漸被整平的過(guò)程。