Vous êtes-vous déjà demandé comment l'acier inoxydable obtenait cette finition impeccable, semblable à un miroir ? Le secret réside dans le polissage électrolytique. Ce procédé utilise un bain électrochimique pour éliminer la matière de la surface, améliorant ainsi la douceur et la résistance à la corrosion. Dans cet article, vous découvrirez la science qui sous-tend le polissage électrolytique, les conditions optimales du processus et la manière dont il est méticuleusement entretenu. Apprenez comment des ajustements précis des concentrations d'acide et des densités de courant permettent d'obtenir des résultats parfaits. Préparez-vous à comprendre les détails complexes qui garantissent l'aspect brillant et la durabilité de l'acier inoxydable.
1. L'électrolyse utilise la pièce à polir comme anode et un métal insoluble comme cathode. Lorsque les deux sont immergés dans un bain électrochimique et qu'un courant continu est appliqué, une dissolution anodique sélective se produit, ce qui donne un aspect très lisse et brillant à la surface de l'acier inoxydable.
2. L'action électrolytique permet à l'acier inoxydable d'avoir une couleur uniforme à l'intérieur et à l'extérieur, propre et brillante, avec un éclat durable. Il forme une fine pellicule visqueuse sur la surface, ce qui renforce la résistance à la corrosion.
Il dissout et forme un film protecteur de phosphate sur la surface de l'acier inoxydable, empêchant ainsi une corrosion excessive. La concentration optimale est d'environ 750mL/L.
(1) Si la concentration est trop élevée, la résistance électrique du bain augmente, la viscosité augmente, ce qui entraîne une tension requise plus élevée et un nivellement plus lent.
(2) Si la concentration est trop faible, elle entraîne une corrosion inégale sur la surface de l'acier inoxydable en raison d'une activation plus importante et d'une passivation plus faible.
En tant qu'activateur, il améliore la conductivité de la solution, réduit la résistance, abaissant ainsi la tension du bain, économisant de l'énergie et améliorant la capacité de dispersion et l'efficacité du courant anodique. La concentration optimale est de 180~210mL/L.
(1) Si la concentration est trop élevée, la surface peut être excessivement corrodée, ce qui se traduit par des piqûres uniformes et denses.
(2) Si la concentration est trop faible, elle entraîne une grave corrosion inégale.
Oxydant puissant, il forme un film de passivation sur la surface pour empêcher la corrosion, contribuant à une surface plus lisse. La concentration optimale est de 50~60g/L.
(1) Si la concentration d'anhydride chromique est trop faible, il est difficile d'obtenir une surface brillante.
(2) Si la concentration est trop élevée, une sédimentation peut se produire sous l'effet d'un courant élevé, réduisant l'efficacité du courant et entraînant des piqûres et d'autres formes de corrosion excessive sur la surface de polissage.
Il joue un rôle important dans l'inhibition de la corrosion. Il réagit avec l'acide phosphorique pour former des complexes et des dérivés métalliques, ce qui rend la surface polie extrêmement brillante et délicate. Le glycérol prévient également la corrosion chimique de l'acier inoxydable dans l'électrolyte.
(1) Si la concentration est trop faible, malgré une surface polie et brillante, la corrosion peut la rendre rugueuse.
(2) Avec une concentration plus élevée, il peut surmonter la rugosité, ce qui permet d'obtenir une surface polie brillante et délicate.
(3) Si la concentration est trop élevée, une mousse excessive peut être produite, affectant les opérations et gaspillant du matériel.
(1) La saccharine, lorsqu'elle est impliquée dans des processus cathodiques, peut être adsorbée sur des surfaces métalliques, contribuant ainsi à l'éclat et à la brillance de la surface polie.
(2) Dans les processus anodiques, la saccharine forme un film d'adsorption sur la surface de l'anode, qui protège la surface de l'acier inoxydable de l'érosion électrolytique lorsqu'il n'y a pas de courant. Lorsque le courant est appliqué, les lignes électriques traversent d'abord le film d'isolation au niveau des parties surélevées, amorçant la dissolution, tandis que les zones en retrait sont efficacement protégées, ce qui entraîne une dissolution sélective permettant d'obtenir une surface lisse et brillante.
(1) Aux faibles densités de courant, le métal est dans un état activé, la surface polie étant érodée. Les produits de dissolution de l'anode sont minimes, et la dissolution chimique domine sur la dissolution électrochimique, ce qui conduit à un mauvais lissage.
(2) Lorsque la densité de courant dépasse la valeur appropriée, une forte évolution de l'oxygène se produit, provoquant une surchauffe et une corrosion excessive de la surface du métal, entraînant une dissolution irrégulière et une augmentation de la consommation d'énergie électrique.
Une augmentation modérée de la température peut accélérer le processus de nivellement et améliorer l'efficacité du courant, ce qui améliore le lissage et la brillance de la surface.
(1) Une température trop basse augmente la viscosité de l'électrolyte, ce qui rend plus difficile la diffusion des produits de dissolution anodique de la surface du métal vers l'électrolyte et la réalimentation de l'anode.
(2) Une température trop élevée augmente la quantité de métal dissous, produisant de la vapeur et du gaz dans le réservoir qui déplacent l'électrolyte de la surface du métal, ralentissant paradoxalement la vitesse de dissolution du métal. La diminution de la viscosité à proximité de l'électrolyte accélère la diffusion des produits de dissolution, ce qui accélère les taux de dissolution et a un impact sur le lissage de la surface.
La solution doit être préparée en fonction de la teneur en volume [% (V)] ou mL/L et de la teneur en masse [% (wt)] ou g/L dans la formule, qui diffèrent dans le calcul du dosage.
En supposant que le volume de liquide du réservoir est de 1000 litres, le calcul du dosage et les étapes de préparation sont les suivants.
a. Dosage de l'acide phosphorique : XmL/L×1000L=XL. Mesurer et ajouter l'acide phosphorique XL dans le réservoir.
b. Dosage de l'acide sulfurique : XmL/L×1000L=XL. Mesurer et ajouter progressivement l'acide sulfurique XL à l'acide phosphorique tout en agitant.
c. Dosage de l'eau : XmL/L×1000L=XL. Placer dans un récipient séparé.
d. Dosage de l'anhydride chromique : XmL/L×1000L=XL. Ajouter l'anhydride chromique pesé à l'eau et agiter jusqu'à ce qu'il se dissolve en une solution d'acide chromique.
e. Ajouter progressivement la solution d'acide chromique à la solution d'acide phosphorique-sulfurique tout en remuant jusqu'à obtention d'une solution uniforme. La solution devient jaune.
f. (1) Dosage de la gélatine : Xg/L×1000L=Xkg. Remuer la gélatine pesée dans de l'eau chaude jusqu'à ce qu'elle soit uniforme, puis l'ajouter lentement, par petites quantités, à la solution d'acide phosphorique-sulfurique. Cela déclenchera une forte réaction de réduction et l'électrolyte deviendra jaune-vert.
(2) Ajouter progressivement la quantité calculée de glycérine dans le réservoir tout en remuant. Cette opération déclenchera également une forte réaction de réduction et produira un excès de mousse. Pour éviter que la solution ne déborde à cause de la mousse, soyez particulièrement prudent lorsque vous ajoutez la glycérine. La solution deviendra également jaune-vert. Laissez-la refroidir sans la déranger.
a. Mesurer la densité des acides phosphorique et sulfurique utilisés, en supposant que la densité mesurée de l'acide phosphorique d1=1,7g/mL, la densité de l'acide sulfurique d2=1,8g/mL.
b. Ensuite, à partir des tableaux de données chimiques de la densité relative de chaque acide, on peut trouver que : dans 100 g de solution acide, la teneur en acide phosphorique P1=86,25 g, la teneur en acide sulfurique P2=88 g.
c. Calculer le volume nécessaire d'acide phosphorique V1 et d'acide sulfurique V2.
V=xdo×1000/pd (L)
Où x est le pourcentage de masse de l'acide dans la formule ; do est la densité de la solution, prendre la valeur moyenne=1,65g/mL
d. Volume d'eau=1000-V1-V2
e. Dosage de l'anhydride chromique.
L'anhydride chromique étant un acide solide, la masse requise est calculée par la formule xd0×1000/100 (Kg).
f. Ajouter la quantité calculée d'anhydride chromique à l'eau requise et agiter jusqu'à dissolution.
g. Ajouter la quantité calculée d'acide phosphorique à la solution d'anhydride chromique et agiter jusqu'à obtention d'une solution uniforme.
h. Ajouter progressivement la quantité calculée d'acide sulfurique à la solution de l'étape g tout en agitant.
Une fois la solution préparée refroidie à température ambiante, mesurez sa densité relative à l'aide d'un hydromètre.
1. Si la densité relative dépasse 1,7, ajouter une quantité appropriée d'eau à l'électrolyte, en le diluant jusqu'à ce que la densité relative se situe entre 1,6 et 1,7.
2. Si la densité relative est comprise entre 1,6 et 1,7 mais que le volume de l'électrolyte est insuffisant, ajouter la quantité nécessaire d'acide phosphorique, d'acide sulfurique et d'anhydride chromique en fonction du manque de volume.
3. Si la densité relative est inférieure à 1,6 et que le volume est déjà suffisant ou légèrement dépassé, chauffer l'électrolyte à 80°C et évaporer l'humidité jusqu'à ce que la densité relative atteigne 1,6 à 1,7.
4. Traitement électrolytique : Accrocher une plaque de plomb à la cathode et une plaque d'acier inoxydable à la cathode. tôle d'acier sur l'anode. A une température de 70 à 80°C, appliquer une densité de courant de 60 à 80A/dm² pendant une durée calculée à 40Ah/L.
Commencez ensuite la production d'essai. Si une corrosion par piqûres apparaît à la surface de la pièce ou si la brillance de la surface n'est pas satisfaisante, l'ajout d'anhydride chromique, de gélatine et de glycérine peut rapidement augmenter la teneur en chrome hexavalent et en chrome trivalent dans l'électrolyte jusqu'aux niveaux requis.
Le traitement électrolytique peut rendre l'électrolyte légèrement vert, ce qui indique qu'une certaine quantité d'ions de nickel et de chrome a été dissoute dans l'électrolyte, permettant ainsi une production d'essai réussie.
1. L'acier inoxydable doit être soigneusement dégraissé avant l'électrolyse afin d'éviter la contamination du bain par l'huile.
2. La densité relative de la solution doit être mesurée régulièrement au cours de l'utilisation et ajustée rapidement.
3. Fer, chrome et nickel éléments en acier inoxydable se dissolvent dans l'électrolyte au cours du processus d'électrolyse. Lorsqu'ils s'accumulent jusqu'à un certain point, ils augmentent la viscosité et la résistance de la solution, ce qui donne une surface terne à l'acier inoxydable.
Vous avez le choix entre deux méthodes :
4. Nettoyage des plaques cathodiques : Au cours de l'électrolyse, la surface de la plaque de plomb de la cathode accumule une épaisse couche d'impuretés telles que le fer et le nickel, ce qui entrave la conductivité de la surface de la cathode et diminue le courant. Cela entrave la densité du courant anodique et affecte gravement la qualité de l'électrolyse. Il est essentiel d'éliminer ces dépôts en temps voulu pour maintenir la fluidité du circuit.
5. Rapport entre la surface de la cathode et celle de l'anode : La surface de la cathode est maintenue entre 1/2 et 1/3,5 de la surface de l'anode pour empêcher l'augmentation du chrome trivalent. Un excès de chrome trivalent s'oxyde en chrome hexavalent à la surface de l'anode. Une surabondance de chrome trivalent peut entraîner un vieillissement de l'électrolyte.
6. Espacement des électrodes :
7. Coupure de l'alimentation électrique lors de l'entrée et de la sortie de la cuve : L'alimentation électrique doit être coupée lors de l'entrée et de la sortie des pièces du réservoir. Il n'est pas conseillé de transporter ou d'enlever des accessoires avec de l'électricité, car cela peut provoquer des étincelles électriques, causer une électrolyse et potentiellement enflammer un mélange de gaz d'hydrogène et d'oxygène agrégé à la surface de la cuve.
8. Contrôler la densité du courant anodique : La densité du courant anodique est proportionnelle à la dissolution du métal. Il est essentiel de choisir la bonne densité de courant anodique et de la contrôler dans une certaine plage de potentiel anodique pour obtenir une bonne qualité d'électrolyse.
9. Contrôle de la température du bain :
10. Rapport optimal entre le chrome hexavalent et le chrome trivalent : La solution doit conserver une couleur jaune-vert pendant le processus de production.
(1) En utilisant la méthode d'activation chimique, l'acier inoxydable est légèrement décapé avant l'électrolyse afin d'éliminer le film passif et d'activer la surface du métal.
Après une attaque légère, il ne faut pas le laisser trop longtemps à l'air, il doit être immédiatement nettoyé, séché et transféré à l'électrolyse.
Procédé de gravure douce : Acide sulfurique : 3%～5% Température : Température ambiante Durée : 0,5～1min
(2) Composants et conditions de fonctionnement de la solution électrolytique
La cause principale est la distribution inégale de la densité du courant. Plusieurs facteurs influencent cette répartition inégale, notamment
1. Densité de courant incohérente due à la structure du montage. Il peut être utile de modifier la structure du montage pour assurer un contact équilibré et uniforme avec la pièce à usiner. L'idéal est d'augmenter la surface de contact entre la fixation et la pièce à usiner tout en garantissant la qualité de la fixation.
2. La densité du liquide de polissage électrolytique chute ou dépasse la valeur maximale. Si elle dépasse la plage de gravité spécifique requise, la surface de la pièce est sujette à des taches. La densité optimale du liquide électrolytique est de 1,72.
3. Une température élevée peut améliorer la conductivité du fluide électrolytique et la brillance de la surface de la pièce. Cependant, elle peut également entraîner une distribution inégale de la densité du courant, ce qui se traduit par des taches.
4. Les pièces retravaillées ont tendance à développer des points de repère lors du deuxième cycle de polissage électrolytique. Pour éviter cela, il faut réduire la durée et l'intensité du deuxième cycle de polissage.
5. L'évacuation insuffisante des gaz est principalement due à l'angle inapproprié du dispositif de fixation sur la pièce. Les trous de la pièce doivent être orientés vers le haut et l'angle de fixation doit être ajusté pour faciliter la dispersion des gaz pendant le polissage électrolytique.
6. Un temps de polissage électrolytique prolongé peut provoquer des marques de piqûre dues à une corrosion excessive. Le polissage électrolytique est un processus de nivellement microscopique. Lorsque la surface de la pièce atteint un niveau microscopique de brillance et de douceur, l'oxydation de la surface de la pièce s'arrête. Si l'électrolyse se poursuit, une sur-corrosion se produira, entraînant l'apparition de taches.
7. Un courant élevé peut provoquer des taches de corrosion. Si le courant traversant la pièce pendant le polissage électrolytique est trop élevé, la vitesse de dissolution de la surface de la pièce dépasse la vitesse d'oxydation, ce qui entraîne une corrosion excessive et des taches de corrosion.
Plusieurs facteurs peuvent être à l'origine de ce défaut :
1. Si la pièce n'est pas correctement positionnée dans le dispositif avant le polissage électrolytique, elle peut se détacher et osciller pendant le processus. Ce relâchement peut entraîner un mauvais contact avec le dispositif ou un contact direct avec la cathode du dispositif, provoquant un court-circuit et des brûlures.
2. Si l'opérateur n'effectue pas de test de court-circuit sur le dispositif après avoir monté la pièce et procède directement au polissage électrolytique, un court-circuit peut se produire. Sans test, il n'est pas certain que la pièce montée soit en contact avec la cathode. En cas de contact, la pièce peut brûler.
3. Des problèmes de fixation peuvent survenir après une utilisation prolongée, en particulier lorsque la fixation est en contact direct avec la pièce. Si les points de contact de l'appareil deviennent inégaux, la densité de courant supportée par la surface de contact de la pièce pendant l'électrification peut varier, provoquant des brûlures aux endroits où la densité de courant est plus élevée.
1. Blanchiment de la surface : La première cause de blanchiment de la surface des pièces est liée aux opérations ultérieures, en particulier au cours du processus de cuisson dans un four. Si la température à l'intérieur du four est trop élevée et que l'humidité présente dans l'air et sur la surface de la pièce ne peut pas être expulsée efficacement, le problème se pose. Pour atténuer ce problème, la température du four doit être contrôlée à environ 80±2℃, et il est préférable d'utiliser un four doté d'un bon système de circulation des gaz.
2. Assombrissement de la surface : Ce phénomène indésirable se produit principalement lorsque la pièce entre en contact avec le dispositif de fixation, et est essentiellement dû au dispositif de fixation lui-même. Une fois le polissage électrolytique de la pièce précédente terminé, la pièce doit être retirée de la fixation dans de l'acide nitrique dilué 10%. Une fois la pièce retirée, la fixation doit être soigneusement nettoyée à l'eau avant de passer à la pièce suivante.
3. Jaunissement de la surface : Ce problème se pose principalement à l'endroit où la pièce entre en contact avec le dispositif de fixation. Lorsque la zone de contact entre la pièce et l'anode de la fixation est relativement petite, le point de contact peut générer des températures élevées et de la chaleur pendant le polissage électrolytique. La zone de contact n'étant pas en contact avec l'électrolyte pour le refroidissement, de légères brûlures peuvent se produire, entraînant un jaunissement. La solution à ce problème passe principalement par des améliorations raisonnables des points de contact du projecteur ou par l'ajustement des paramètres de polissage électrolytique.
La formation de ces marques est due au courant élevé nécessaire à l'électrolyse de la pièce, qui dépasse le courant maximal que le cintre peut supporter. Les solutions sont les suivantes :
1. Choix d'un matériau plus conducteur pour le cintre :
En général, la conductivité du cuivre est plus de 20 fois supérieure à celle de l'acier. titaneLes cintres en cuivre ont donc une meilleure conductivité que les cintres en titane et sont moins susceptibles de former des marques. Le bronze phosphoreux peut être utilisé, car il possède une bonne élasticité et une bonne dureté. Toutefois, la durée de vie du cintre et sa résistance à la corrosion, où le titane excelle, doivent également être prises en compte.
2. Augmentation du nombre de points d'accrochage :
Tout d'abord, déterminez l'état des points de suspension après l'électrolyse. Si les conditions actuelles n'entraînent que des marques mineures, l'augmentation du nombre de points de suspension peut résoudre le problème.
3. Réduire la tension de manière appropriée :
Des tensions plus élevées accélèrent le processus d'émission de lumière, ce qui permet de réduire la durée de l'électrolyse et d'augmenter l'efficacité de la production. C'est pourquoi les usines fonctionnent généralement à des tensions légèrement supérieures à la normale. Toutefois, si la tension ajustée est trop élevée, elle risque de dépasser la charge maximale du fil de suspension et de créer des marques.
4. L'abaissement ou le contrôle de la température de l'électrolyte :
Lorsque la température de l'électrolyte est élevée, la conductivité du cintre diminue considérablement et le courant requis par la pièce à usiner augmente considérablement. Cela peut entraîner une surcharge du cintre et créer des marques. Dans ce cas, l'abaissement de la température de l'électrolyte peut résoudre le problème. Si la température dépasse 80 degrés et que des marques se forment, un bac de refroidissement peut être construit autour de la cuve d'électrolyse, l'eau circulant en permanence pour refroidir l'électrolyte.
| Défauts de polissage | Raisons : | Solution : |
| Présence de taches ou de petites plaques en surface | Présence de traces d'huile ou de rouille sur la surface | Nettoyer soigneusement pour éliminer l'huile et la rouille. |
| Corrosion excessive sur les bords et les pointes de la pièce à usiner | Courant excessif, température élevée ou durée prolongée | Ajuster les paramètres correspondants. |
| Traces blanches sur la surface de la pièce | Solution électrolytique dense | Diluer avec de l'eau pour obtenir une densité de 1,72. |
| Qualité variable des pièces provenant d'une même fente | Trop de pièces ou interférence mutuelle | Réduire le nombre de pièces ou modifier les montages. |
| Mousse excessive à la surface de l'électrolyte | Pièce non nettoyée | Veillez à ce que la pièce soit bien nettoyée. |
| Surface terne avec des taches blanches | Teneur élevée en anhydride chromique | Envisager l'utilisation d'une solution d'électrolyte respectueuse de l'environnement |
| Des coûts d'électricité exorbitants | Densité de courant élevée | Envisager l'utilisation d'une solution d'électrolyte respectueuse de l'environnement |
| Étincelles observées lors de l'électrolyse | Mauvais contact entre le dispositif de fixation et la pièce à usiner | Modifier les installations et augmenter les points de contact. |
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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