第四章 . 电化学加工 电化学加工是通过电化学反响去除工件材料或在其上镀覆金 属材料等的特种加工 4-1. 电化学加工原理及分类 1. 电化学加工过程： 两片金属作电极侵入电解液并通电。导 线和溶液中有电流通过。 靠“自由电子〞在外电场作用下沿定向移动而导电是电子 导体；靠溶液中正负离子移动而导电是离子导体。 溶液中正、负离子的定向移动称为电荷的迁移，这种反响 称电化学反响，利用这一原理对金属进展加工称电化学加 工。 2. 电解质溶液 凡溶于水后能导电的物质称电解质，形成的溶液为电解液。 电解质的浓度是指电解质中所含电解质的多少，一般以重量 百分比浓度 % 表示，也可用克分子浓度〔 M 〕表示。 3. 电极电位 金属原子都是由金属阳离子和自由电子组成的金属晶体。金 属和溶液接触时常会发生电子得失的反响过程xingkong星空体育。 产生在金属和它盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位。 采用氢电极作为标准。离子浓度改变，电极电位随着变化。 能斯特公式： 0 . 059 E ? E ? lg a n ' 0 4. 电极的极化 有电流通过，电极的平衡状态遭到破坏，使阳极电位值增大 ，阴极电位值减少的现象程电极极化。 根据极化产生的原因可将电极极化分为： ⑴ . 浓差极化 ⑵ . 电化学极化 ⑶ . 钝化极化 使金属钝化膜破坏的过程称为活化 。 5. 电化学加工的分类 ：依据其作用原理可分为三大类： ⑴ . 利用电化学阳极溶解来进展加工。 ⑵ . 利用电化学阴极沉积、涂覆进展加工。 ⑶ . 利用电化学加工与其他加工方法相结合的复合加工。 4-2. 电解加工 ? 原理：利用金属在电解液中发生“阳极溶解〞的原理，将 工件加工成形的一种方法。 1 —主轴 2 —工具阴极 3 —工件 4 —直流电源 36 一 . 电解加工的过程及其特点 ? 电解加工的特点： ☆ ☆ ☆ ☆ 可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属，适用范围广。 加工生产率高。 加工中工具和工件间无切削力存在，适用于加工易变形的零件。 加工后的外表无剩余应力和毛刺，粗糙度可达 ，平 均加工精度可达± 左右。 ☆ 加工过程中工具损耗极小，可长期使用。 37 二 . 电解加工的电极反响 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理实现 金属零件的成形加工。 原 理 ：工件为阳极，工具为阴极，加 6-12v 的直流电压，电 解液以 5-60m/s 的流速从两极间缝隙冲过，使两极间形成 导电通路，有电流通过，金属外表在化学反响的作用下， 不断溶解到电解液中，产生物被高速流动电解液带走。 随着工具电极恒速向工件进给，工件材料按照工具电极型 面的形状不断溶解，最终使工件与工具之间各处间隙趋于 一致，在工件上加工出和工具电极型面相反的形状。 1. 金属阳极溶解的机理 电解液中，电解质分子电离成正离子和负离子，正、负离 子所带电荷数目相等、均匀分布，溶液呈中性。 通电后，在电场力的作用下，正离子移向阴极，负离子移 向阳极，形成离子电流。 电解加工时反响复杂，原因有： ㈠ . 工件材料是多元素，金相组织不同。 ㈡ . 电解液不是纯金属盐溶液，含有杂质。 ㈢ . 电解液浓度、压力、温度、流速对反响有影响xingkong星空体育。 2. 电解加工时的电极反响 电极反响的复杂原因 : ㈠ . 有多种元素 , 金相组织不一样。 ㈡ . 电解液含有杂质。 ㈢ . 浓度、压力、温度对反响有影响。 ⑴ . 钢电解的电极反响 a. 阳极反响情况 电极电位最负的物质将首先在阳极反响 b. 阴极反响情况 电极电位最正的粒子将首先在阴极反响 2. 电解加工过程的电能利用 电解加工，加工电压 U 是保持阳极不断溶解的总能源。 形成加工电流，保证阳极具有较高的溶解速度，那么满足下式 U ? U ? ( U ? U ) R a c 假设 U 等于或小于两极的电极反响所需要的电压降 Ua 、 Uc 时，阳极溶解速度为零。 Ua 和 Uc 主要取决于电化学极化和钝化。 3. 电解液的作用 电解液的主要作用： ㈠ . 作为导电介质传递电流。 ㈡ . 将加工产物、热量及时带走，起更新和冷却作用。 电解液应具备的根本要求： ㈠ . 具有较高的溶解度、离解度和导电率，蚀除速度和生产 率。 ㈡ . 电解液具有良好的综合性能。 酸性电解液 电解液种类 碱性电解液 中性电解液 三 . 电解加工的根本规律 1. 生产率及其影响因素 电解加工生产率 : 单位时间内被去除的金属量。 影响因素有：材料的电化学当量、电流密度、电极间隙、电解 液等。 ㈠ . 金属电化学当量和生产率的关系 法拉第电解定律： m ? k it V ? ? it 〔用质量计〕 〔用体积计〕 材料的实际去除量会小于计算理论值 m ? ? k it V ? ?? it 2. 电流密度和生产率的关系 ⑴ . 体积蚀除速