一种用于圆弧状试样的电解抛光装置及方法

本发明涉及电解抛光，尤其涉及一种用于圆弧状试样的电解抛光装置及方法。

背景技术：

1、电解抛光的基本原理是在一定的电解液中以金属材料作为阳极，在金属表面的氧化膜中同时进行生成和溶解的这一矛盾过程。根据粘膜理论可知，被溶解金属与电解液之间会形成一层粘性液膜，当这层液膜位于零件表面低凹处时，它具有较高的电阻和较小的电导率，阻碍工件表面低凹处放电，相反毛刺等因凸起导致通电后电力线高度集中。因此，在一定电解条件下，试样表面微凸部分的溶解比凹陷处来的快，从而达到试样表面由粗糙变得平坦光亮的效果。通过控制电解抛光时间、温度以及电流密度可以获得理想的表面效果。

2、对梯度纳米结构金属进行力学性能的测试，需要制备出减薄至不同尺寸的圆弧状试样。试样的表面状态对试验结果有一定的影响，传统的机械抛光由于宏观的“切削力”以及“切削热”的影响，在工件表面会引入一定的残余应力以及塑性变形层，进而影响试验结果。而电解抛光不存在上述情况，且其阳极溶解不存在方向性问题，因此表面质量在各个方向上大体相同，较易获得指定尺寸的拉伸试样；目前，便携式的电解抛光装置主要针对小平面试样，对于圆弧状大面积试样缺乏有效手段。

3、由于需要精确测量减薄的尺寸，需要对圆弧状试样进行多次减薄，且圆弧状试样需要对指定位置进行减薄。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种用于圆弧状试样的电解抛光装置及方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于圆弧状试样的电解抛光装置，包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器上设置有电解抛光池；所述电解抛光池内的底部设置有磁子；所述电解抛光池的内侧壁设置有阴极铅板，所述阴极铅板为空心圆柱体，所述阴极铅板通过导线连接直流电源的负极；所述电解抛光池的开口一端设置有盖板；所述盖板设置有通孔；所述盖板的通孔设置有对中固定圈；所述对中固定圈用于固定圆弧状试样；所述圆弧状试样通过导线连接直流电源的正极。

3、进一步地，所述圆弧状试样通过导线连接直流电源的正极；还包括铜口夹，所述铜口夹用于夹持圆弧状试样，且铜口夹通过导线连接直流电源的正极。

4、进一步地，所述对中固定圈为聚四氟乙烯制件。

5、进一步地，所述磁子转速为100-1500rpm。

6、一种基于权利要求1所述装置的电解抛光方法，包括以下步骤：

7、(1)将圆弧状试样浸没在无水乙醇中使用超声清洗，取出后用清水清洗并晾干；

8、(2)将晾干后的圆弧状试样穿过带孔的盖板，并用对中固定圈固定，通过铜口夹夹持圆弧状试样的一端，向电解抛光池中加入电解液，保证圆弧状试样的减薄部分完全浸没于电解液中，对圆弧状试样进行第一次电解抛光；

9、(3)取出圆弧状试样，重复步骤(1)，再对圆弧状试样进行机械减薄，用于去除过渡段表面的由于过度腐蚀造成的影响，机械减薄的厚度为1-2μm；

10、(4)将圆弧状试样对调，即铜口夹夹持圆弧状试样的另一端，再次进行电解抛光；

11、(5)重复步骤(1)-步骤(4)，直至减薄至目标尺寸；

12、其中，所述步骤(2)中，在电解抛光之前，使用环氧树脂胶水保护圆弧状试样的非减薄部分，并使用绝缘胶带密封。

13、进一步地，所述步骤(3)中，机械减薄具体为：依次使用2000#、2500#、3000#的碳化硅砂纸对圆弧状试样的减薄部分进行打磨，直至去除所有磨痕为止，使用w2.5与w0.5的金刚石抛光膏对圆弧状试样的减薄部分进行抛光，直至圆弧状试样的减薄部分的表面呈现出光亮镜面。

14、进一步地，通过控制电解抛光的电压、电流密度、圆弧状试样的对调次数、温度和时间相匹配，确保减薄至目标尺寸且具有光亮的表面。

15、进一步地，所述步骤(2)或步骤(4)中，电解抛光的电压为6-8v，电解抛光的电流密度为10～25a/cm2。

16、进一步地，所述电解液为磷酸-硫酸-铬酐混合电解液、磷酸-柠檬酸混合电解液以及硫酸、磷酸、氢氟酸及甘油或类似化合物组成的混合电解液。

17、进一步地，电解抛光的减薄速率为1～10μm/min。

18、本发明的有益效果为：

19、本发明与现有的单一抛光方式相比，整合两种抛光方式，抛光质量良好，减薄速率稳定，减薄速率的范围为1～10μm/min、修正圆度，椭圆度可不超过0.01mm、粗糙度不超过ra0.2μm。

20、本发明电解抛光装置成本低廉、方便携带、受环境影响小、耗材耐久度延长、操作简单方便。

21、本发明用以解决现有圆弧状试样的圆弧面以及指定位置减薄困难的情况，同时避免了机械减薄时引入残余应力、塑性变形层的问题。

技术特征：

1.一种用于圆弧状试样的电解抛光装置，其特征在于，包括磁力搅拌器(7)，所述磁力搅拌器(7)上设置有电解抛光池(1)；所述电解抛光池(1)内的底部设置有磁子(8)；所述电解抛光池(1)的内侧壁设置有阴极铅板(6)，所述阴极铅板(6)为空心圆柱体，所述阴极铅板(6)通过导线连接直流电源(9)的负极；所述电解抛光池(1)的开口一端设置有盖板(2)；所述盖板(2)设置有通孔；所述盖板(2)的通孔设置有对中固定圈(3)；所述对中固定圈(3)用于固定圆弧状试样(5)；所述圆弧状试样(5)通过导线连接直流电源(9)的正极。

2.根据权利要求1所述的一种电解抛光装置，其特征在于，所述圆弧状试样(5)通过导线连接直流电源(9)的正极；还包括铜口夹(4)，所述铜口夹(4)用于夹持圆弧状试样(5)，且铜口夹(4)通过导线连接直流电源(9)的正极。

3.根据权利要求1所述的一种电解抛光装置，其特征在于，所述对中固定圈(3)为聚四氟乙烯制件。

4.根据权利要求1所述的一种电解抛光装置，其特征在于，所述磁子转速为100-1500rpm。

5.一种基于权利要求1所述装置的电解抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的电解抛光方法，其特征在于，所述步骤(3)中，机械减薄具体为：依次使用2000#、2500#、3000#的碳化硅砂纸对圆弧状试样的减薄部分进行打磨，直至去除所有磨痕为止，使用w2.5与w0.5的金刚石抛光膏对圆弧状试样的减薄部分进行抛光，直至圆弧状试样的减薄部分的表面呈现出光亮镜面。

7.根据权利要求5所述的电解抛光方法，其特征在于，通过控制电解抛光的电压、电流密度、圆弧状试样的对调次数、温度和时间相匹配，确保减薄至目标尺寸且具有光亮的表面。

8.根据权利要求5所述的电解抛光方法，其特征在于，所述步骤(2)或步骤(4)中，电解抛光的电压为6-8v，电解抛光的电流密度为10～25a/cm2。

9.根据权利要求5所述的电解抛光方法，其特征在于，所述电解液为磷酸-硫酸-铬酐混合电解液、磷酸-柠檬酸电解液、以及硫酸、磷酸、氢氟酸及甘油或类似化合物组成的混合电解液。

10.根据权利要求5所述的电解抛光方法，其特征在于，电解抛光的减薄速率为1～10μm/min。

技术总结
本发明公开了一种用于圆弧状试样的电解抛光装置及方法，包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器上设置有电解抛光池；所述电解抛光池内的底部设置有磁子；所述电解抛光池的内侧壁设置有阴极铅板，所述阴极铅板为空心圆柱体，所述阴极铅板通过导线连接直流电源的负极；所述电解抛光池的开口一端设置有盖板；所述盖板设置有通孔；所述盖板的通孔设置有对中固定圈；所述对中固定圈用于固定圆弧状试样；所述圆弧状试样通过导线连接直流电源的正极。本发明的电解抛光装置成本低廉、方便携带、受环境影响小、耗材耐久度延长、操作简单方便，并解决现有圆弧状试样的圆弧面以及指定位置减薄困难的情况，同时避免了机械减薄时引入残余应力、塑性变形层的问题。

技术研发人员：王效贵,林梓韩,程阳,王哲衡,吴思腾,谢宇宸,刘世聪
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14