Heb je je ooit afgevraagd hoe roestvrij staal die onberispelijke, spiegelachtige afwerking krijgt? Elektrolytisch polijsten is het geheim. Dit proces maakt gebruik van een elektrochemisch bad om oppervlaktemateriaal te verwijderen, waardoor het gladder en corrosiebestendiger wordt. In dit artikel ontdek je de wetenschap achter elektrolytisch polijsten, de optimale omstandigheden voor het proces en hoe het nauwkeurig onderhouden wordt. Leer hoe precieze aanpassingen in zuurconcentraties en stroomdichtheden leiden tot perfecte resultaten. Bereid je voor op het begrijpen van de ingewikkelde details die zorgen voor het glanzende uiterlijk en de langdurige duurzaamheid van roestvrij staal.
1. Elektrolyse gebruikt het polijstwerkstuk als anode en een onoplosbaar metaal als kathode. Wanneer beide worden ondergedompeld in een elektrochemisch bad en er gelijkstroom wordt toegepast, treedt selectieve anodische ontbinding op, wat resulteert in een zeer glad en glanzend uiterlijk op het roestvrijstalen oppervlak.
2. De elektrolytische werking zorgt ervoor dat roestvrij staal van binnen en van buiten een consistente kleur heeft, schoon en helder met een blijvende glans. Het vormt een viskeuze dunne film op het oppervlak, wat de corrosiebestendigheid verbetert.
Het lost op en vormt een beschermende fosfaatfilm op het roestvrijstalen oppervlak, waardoor overmatige corrosie wordt voorkomen. De optimale concentratie is ongeveer 750 ml/l.
(1) Als de concentratie te hoog is, neemt de elektrische weerstand van het bad toe, stijgt de viscositeit, wat leidt tot een hogere vereiste spanning en een langzamere nivellering.
(2) Als de concentratie te laag is, leidt dit tot ongelijkmatige corrosie op het roestvast stalen oppervlak door een hogere activering en een lagere passiveringsneiging.
Als activator verbetert het de geleidbaarheid van de oplossing, vermindert het de weerstand en verlaagt het zo de badspanning, bespaart het energie en verbetert het de dispersiecapaciteit en anodische stroomefficiëntie. De optimale concentratie is 180~210ml/L.
(1) Als de concentratie te hoog is, kan het oppervlak overmatig aangetast worden, wat resulteert in een gelijkmatige, dichte put.
(2) Als de concentratie te laag is, leidt dit tot ernstige ongelijkmatige corrosie.
Als sterk oxidatiemiddel vormt het een passiveringslaag op het oppervlak om corrosie te voorkomen en bij te dragen aan een gladder oppervlak. De optimale concentratie is 50~60g/L.
(1) Als de chroomanhydrideconcentratie te laag is, is het een uitdaging om een helder oppervlak te krijgen.
(2) Als de concentratie te hoog is, kan bezinking optreden bij hoge stroom, waardoor de stroomefficiëntie afneemt en putjes en andere vormen van overcorrosie op het polijstoppervlak ontstaan.
Het speelt een belangrijke rol in corrosieremming. Het reageert met fosforzuur om complexen en metaalderivaten te vormen, waardoor het gepolijste oppervlak extreem helder en delicaat wordt. Glycerol voorkomt ook chemische corrosie van roestvrij staal in de elektrolyt.
(1) Als de concentratie te laag is, kan corrosie, ondanks een glanzend polijstoppervlak, het oppervlak ruw maken.
(2) Met een hogere concentratie kan het de ruwheid overwinnen, wat resulteert in een helder en delicaat gepolijst oppervlak.
(3) Als de concentratie te hoog is, kan er te veel schuim worden geproduceerd, waardoor de werkzaamheden worden beïnvloed en materiaal wordt verspild.
(1) Sacharine kan, wanneer betrokken bij kathodische processen, worden geadsorbeerd aan metalen oppervlakken, wat bijdraagt aan de helderheid en glans van het gepolijste oppervlak.
(2) In anodische processen vormt sacharine een adsorptiefilm op het anodeoppervlak, die het roestvaststalen oppervlak beschermt tegen elektrolyterosie wanneer er geen stroom is. Wanneer er stroom wordt toegepast, breken de elektrische leidingen eerst door de isolatiefilm op de verhoogde delen, waardoor de ontbinding in gang wordt gezet, terwijl de verzonken delen effectief worden beschermd, wat resulteert in selectieve ontbinding voor een glad en glanzend oppervlak.
(1) Bij lage stroomdichtheden is het metaal in een geactiveerde toestand, waarbij het gepolijste oppervlak geërodeerd wordt. Producten voor het oplossen van de anode zijn minimaal en chemische oplossing overheerst elektrochemische oplossing, wat leidt tot slechte gladheid.
(2) Wanneer de stroomdichtheid de juiste waarde overschrijdt, vindt er een intense zuurstofevolutie plaats, wat leidt tot oververhitting en overcorrosie op het metaaloppervlak, wat leidt tot onregelmatige ontbinding en een hoger verbruik van elektrische energie.
Een gematigde temperatuurverhoging kan het nivelleringsproces versnellen en de stroomefficiëntie verbeteren, waardoor het oppervlak gladder en helderder wordt.
(1) Een te lage temperatuur verhoogt de viscositeit van de elektrolyt, waardoor het moeilijker wordt voor anodische oplossingsproducten om van het metaaloppervlak naar de elektrolyt te diffunderen en de anode bij te vullen.
(2) Een te hoge temperatuur verhoogt de hoeveelheid opgelost metaal en produceert stoom en gas in de tank die het elektrolyt van het metaaloppervlak verdringen, waardoor de oplossnelheid van het metaal paradoxaal genoeg wordt vertraagd. De verminderde viscositeit in de buurt van de elektrolyt versnelt de diffusie van oplossingsproducten, wat leidt tot versnelde oplossnelheden en een impact heeft op de gladheid van het oppervlak.
De oplossing moet worden bereid volgens het volumegehalte [% (V)] of ml/l en het massagehalte [% (wt)] of g/l in de formule, die zal verschillen in de berekening van de dosering.
Ervan uitgaande dat het vloeistofvolume van de tank 1000L is, zijn de berekening van de dosering en de bereidingsstappen als volgt.
a. Dosering fosforzuur: XmL/L×1000L=XL. Meet fosforzuur XL af en voeg het toe aan de tank.
b. Dosering zwavelzuur: XmL/L×1000L=XL. Meet zwavelzuur XL af en voeg dit al roerend geleidelijk toe aan het fosforzuur.
c. Waterdosering: XmL/L×1000L=XL. Plaats in een aparte container.
d. Chroomanhydridedosering: XmL/L×1000L=XL. Voeg het afgewogen chroomanhydride toe aan het water en roer tot het oplost in een chroomzuuroplossing.
e. Voeg al roerend geleidelijk de chroomzuuroplossing toe aan de fosforzwavelzuuroplossing tot deze uniform is. De oplossing wordt geel.
f. (1) Gelatinedosering: Xg/L×1000L=Xkg. Roer de afgewogen gelatine in heet water tot het uniform is en voeg het dan langzaam in kleine hoeveelheden toe aan de fosfor-zwavelzuuroplossing. Dit zal een sterke reductiereactie starten en de elektrolyt zal geelgroen worden.
(2) Voeg al roerend geleidelijk de berekende hoeveelheid glycerine toe aan de tank. Dit zal ook een sterke reductiereactie starten en overtollig schuim produceren. Om te voorkomen dat de oplossing overloopt door schuim, moet je extra voorzichtig zijn bij het toevoegen van glycerine. De oplossing zal ook geelgroen worden. Laat het ongestoord afkoelen.
a. Meet het soortelijk gewicht van het gebruikte fosforzuur en zwavelzuur, uitgaande van de gemeten dichtheid van fosforzuur d1=1,7g/mL, dichtheid van zwavelzuur d2=1,8g/mL.
b. Dan kan uit de chemische gegevenstabellen van de relatieve dichtheid van elk zuur worden gevonden dat: in 100g zuuroplossing, het fosforzuurgehalte P1=86,25g, zwavelzuurgehalte P2=88g.
c. Bereken het benodigde volume fosforzuur V1 en zwavelzuur V2.
V=xdo×1000/pd (L)
Waarbij x het massapercentage van het zuur in de formule is; do is de dichtheid van de oplossing, neem de gemiddelde waarde=1,65g/mL
d. Watervolume=1000-V1-V2
e. Chroomanhydridedosering.
Aangezien chroomzuuranhydride een vast zuur is, wordt de benodigde massa berekend met de formule xd0×1000/100 (kg).
f. Voeg de berekende hoeveelheid chroomzuuranhydride toe aan het benodigde water en roer tot het is opgelost.
g. Voeg de berekende hoeveelheid fosforzuur toe aan de chroomanhydrideoplossing en roer tot een uniform mengsel.
h. Voeg al roerend geleidelijk de berekende hoeveelheid zwavelzuur toe aan de oplossing uit stap g.
Nadat de bereide oplossing is afgekoeld tot kamertemperatuur, meet je de relatieve dichtheid met een hydrometer.
1. Als de relatieve dichtheid hoger is dan 1,7, voeg dan een geschikte hoeveelheid water toe aan de elektrolyt en verdun het tot de relatieve dichtheid tussen 1,6 en 1,7 ligt.
2. Als de relatieve dichtheid binnen 1,6 tot 1,7 ligt, maar het volume van de elektrolyt onvoldoende is, vul dan de vereiste hoeveelheid fosforzuur, zwavelzuur en chroomzuuranhydride aan overeenkomstig het tekort in volume.
3. Als de relatieve dichtheid lager is dan 1,6 en het volume is al voldoende of licht overschreden, verwarm de elektrolyt dan tot 80 °C en verdamp het vocht totdat de relatieve dichtheid 1,6 tot 1,7 bereikt.
4. Elektrolytische behandeling: Hang een loden plaat aan de kathode en een roestvast staalplaat op de anode. Pas bij een temperatuur van 70 tot 80°C een stroomdichtheid toe van 60 tot 80A/dm² voor een duur berekend op 40Ah/L.
Begin vervolgens met de proefproductie. Als er putcorrosie op het oppervlak van het werkstuk verschijnt of als de glans van het oppervlak niet bevredigend is, kan door toevoeging van chroomanhydride, gelatine en glycerine het gehalte zeswaardig en driewaardig chroom in de elektrolyt snel tot het vereiste niveau worden verhoogd.
De elektrolytische behandeling kan de elektrolyt lichtjes groen maken, wat erop wijst dat een bepaalde hoeveelheid nikkel- en chroomionen in de elektrolyt zijn opgelost, waardoor een succesvolle proefproductie mogelijk is.
1. Roestvast staal moet voor de elektrolyse grondig ontvet worden om vervuiling van het bad door olie te voorkomen.
2. De relatieve dichtheid van de oplossing moet tijdens het gebruik regelmatig worden gemeten en onmiddellijk worden aangepast.
3. Metalen ijzer, chroom en nikkel elementen in roestvrij staal lossen op in de elektrolyt tijdens het elektrolyseproces. Zodra ze zich in een bepaalde mate ophopen, verhogen ze de viscositeit en weerstand van de oplossing, wat resulteert in een glansloos oppervlak op het roestvrij staal.
Je kunt kiezen uit twee methoden:
4. De kathodegeleidingsplaten reinigen: Tijdens elektrolyse hoopt het oppervlak van de kathodegeleidingsplaat een dikke laag onzuiverheden op zoals ijzer en nikkel, waardoor de geleidbaarheid van het kathodeoppervlak wordt belemmerd en de stroom afneemt. Dit belemmert de stroomdichtheid van de anode en heeft een ernstige invloed op de kwaliteit van de elektrolyse. Het is cruciaal om deze afzettingen tijdig te verwijderen om de vloeibaarheid van het circuit te behouden.
5. Verhouding kathode/anode-oppervlak: Het kathodeoppervlak wordt op 1/2 tot 1/3,5 van het anodeoppervlak gehouden om de toename van driewaardig chroom tegen te gaan. Een teveel aan driewaardig chroom oxideert op het anodeoppervlak tot zeswaardig chroom. Een teveel aan driewaardig chroom kan leiden tot veroudering van het elektrolyt.
6. Elektrodeafstand:
7. Stroomtoevoer onderbreken tijdens het in en uit de tank gaan: De stroomtoevoer moet worden afgesloten wanneer werkstukken in de tank worden geplaatst of eruit worden gehaald. Het is niet aan te raden om werkstukken met elektriciteit te dragen of te verwijderen, omdat dit kan leiden tot elektrische vonken, elektrolyse kan veroorzaken en mogelijk een mengsel van waterstof- en zuurstofgas dat zich op het oppervlak van de tank bevindt, kan doen ontbranden.
8. Controleer de juiste anode stroomdichtheid: De anode stroomdichtheid is evenredig met het oplossen van het metaal. Het kiezen van de juiste anode stroomdichtheid en het regelen binnen een bepaald anode potentiaalbereik is essentieel voor een goede kwaliteit elektrolyse.
9. De badtemperatuur regelen:
10. Optimale verhouding zeswaardig chroom en driewaardig chroom: De oplossing moet tijdens het productieproces een geelgroene kleur behouden.
(1) Met behulp van de chemische activeringsmethode wordt het roestvast staal vóór de elektrolyse licht geëtst om de passieve film te verwijderen en het metaaloppervlak te activeren.
Na mild etsen mag het niet te lang in de lucht blijven, het moet onmiddellijk worden schoongemaakt, gedroogd en overgebracht naar elektrolyse.
Mild etsproces: Zwavelzuur: 3%~5% Temperatuur: Kamertemperatuur Duur: 0.5~1min
(2) Bestanddelen en werkomstandigheden van de elektrolytoplossing
De belangrijkste oorzaak is een ongelijkmatige verdeling van de stroomdichtheid. Er zijn verschillende factoren die deze ongelijkmatige verdeling beïnvloeden, waaronder:
1. Inconsistente stroomdichtheid veroorzaakt door de opnamestructuur. Het kan helpen om de opnamestructuur aan te passen om een gebalanceerd en gelijkmatig contact met het werkstuk te garanderen. Idealiter vergroten we het contactoppervlak tussen de opspanning en het werkstuk terwijl we de kwaliteit van de opspanning waarborgen.
2. Het soortelijk gewicht van de elektrolytische polijstvloeistof daalt of overschrijdt de maximumwaarde. Als het boven het vereiste soortelijk gewicht komt, is het werkstukoppervlak gevoelig voor pockmarks. Het optimale soortelijk gewicht voor de elektrolytische vloeistof is 1,72.
3. Een hoge temperatuur kan de geleidbaarheid van de elektrolytische vloeistof verhogen en de helderheid van het werkstukoppervlak verbeteren. Het kan echter ook leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de stroomdichtheid, wat resulteert in pockmarks.
4. Bewerkte onderdelen hebben de neiging om pockmarks te ontwikkelen tijdens de tweede ronde van elektrolytisch polijsten. Om dit te voorkomen moeten de duur en de stroom voor de tweede polijstronde verlaagd worden.
5. Onvoldoende gasontsnapping is voornamelijk te wijten aan de onjuiste hoek van de opspanning op het werkstuk. De richting van de gaten in het werkstuk moet naar boven zijn en de hoek van de armatuur moet worden aangepast zodat het gas gemakkelijk kan ontsnappen tijdens het elektrolytisch polijsten.
6. Langdurig elektrolytisch polijsten kan pokdalige plekken veroorzaken door overcorrosie. Elektrolytisch polijsten is een microscopisch nivelleringsproces. Zodra het werkstukoppervlak een microscopisch niveau van helderheid en gladheid bereikt, stopt de oxidatie op het werkstukoppervlak. Als de elektrolyse doorgaat, zal overcorrosie optreden, wat leidt tot pokdalige plekken.
7. Een hoge stroomsterkte kan leiden tot corrosievlekken. Als de stroom die door het onderdeel gaat tijdens het elektrolytisch polijsten te hoog is, is de oplossnelheid van het onderdeeloppervlak hoger dan de oxidatiesnelheid, wat leidt tot overmatige corrosie en corrosievlekken.
Verschillende factoren kunnen tot dit defect leiden:
1. Als het onderdeel voor het elektrolytisch polijsten niet goed in de armatuur is geplaatst, kan het tijdens het proces loskomen en wiebelen. Deze losheid kan leiden tot slecht contact met de armatuur of direct contact met de kathode van de armatuur, wat kortsluiting en brandwonden kan veroorzaken.
2. Als de operator na het monteren van het onderdeel geen kortsluitingstest uitvoert op de armatuur en direct overgaat tot elektrolytisch polijsten, kan er kortsluiting ontstaan. Zonder test is het onzeker of het gemonteerde onderdeel in contact is met de kathode. Als er contact optreedt, kan het onderdeel verbranden.
3. Problemen met de opspanning kunnen ontstaan na langdurig gebruik, vooral daar waar de opspanning direct in contact komt met het onderdeel. Als de contactpunten op de armatuur ongelijk worden, kan de stroomdichtheid die door het contactoppervlak van het onderdeel wordt gedragen tijdens het elektrificeren variëren, wat brandwonden kan veroorzaken op plaatsen met een hogere stroomdichtheid.
1. Bleken van het oppervlak: De belangrijkste oorzaak van het wit worden van het werkstukoppervlak zijn de daaropvolgende bewerkingen, vooral tijdens het bakproces in een oven. Als de temperatuur in de oven te hoog is en het vocht in de lucht en op het oppervlak van het onderdeel niet effectief kan worden afgevoerd, ontstaat het probleem. Om dit te voorkomen, moet de oventemperatuur worden geregeld op ongeveer 80 ± 2℃ en kun je het beste een oven gebruiken met een goed gascirculatiesysteem.
2. Verdonkeren van het oppervlak: Dit ongewenste fenomeen treedt voornamelijk op waar het onderdeel in contact komt met de opspanning en is voornamelijk te wijten aan de opspanning zelf. Als het vorige onderdeel klaar is met elektrolytisch polijsten, moet het onderdeel in 10% verdund salpeterzuur uit de armatuur worden verwijderd. Nadat het onderdeel verwijderd is, moet de armatuur grondig gereinigd worden in water voordat er met het volgende onderdeel begonnen wordt.
3. Vergeeling van het oppervlak: Dit probleem doet zich vooral voor waar het onderdeel in contact komt met de armatuur. Als het contactgebied tussen het onderdeel en de anode van de armatuur relatief klein is, kan het contactpunt hoge temperaturen en hitte genereren tijdens het elektrolytisch polijsten. Omdat het contactgebied niet in contact staat met de elektrolyt om te koelen, kunnen er lichte brandwonden ontstaan, met vergeling als gevolg. De oplossing voor dit probleem bestaat voornamelijk uit redelijke verbeteringen aan de contactpunten van de armatuur of het aanpassen van de parameters voor elektrolytisch polijsten.
De vorming van deze markeringen is te wijten aan de hoge stroom die nodig is voor het elektrolytische werkstuk, die hoger is dan de maximale stroom die de hanger kan dragen. Oplossingen zijn onder andere:
1. Een materiaal met betere geleidbaarheid kiezen voor de hanger:
Over het algemeen is het geleidingsvermogen van koper meer dan 20 keer dat van titaniumKoperhangers hebben dus een betere geleiding dan titaniumhangers en zullen minder snel vlekken vormen. Fosforbrons kan worden gebruikt, omdat het een goede elasticiteit en hardheid heeft. Er moet echter ook rekening worden gehouden met de levensduur van de hanger en de corrosiebestendigheid, waar titanium uitblinkt.
2. Het aantal hangpunten verhogen:
Bepaal eerst de toestand van de ophangpunten na elektrolyse. Als er onder de huidige omstandigheden slechts kleine vlekken ontstaan, kan een verhoging van het aantal ophangpunten het probleem oplossen.
3. De spanning op de juiste manier verlagen:
Hogere spanningen versnellen het lichtemissieproces, wat de elektrolysetijd kan verkorten en de productie-efficiëntie kan verhogen. Daarom werken fabrieken meestal met iets hogere spanningen dan normaal. Als de ingestelde spanning echter te hoog is, kan deze de maximale belasting van de hangerdraad overschrijden en vlekken veroorzaken.
4. De temperatuur van het elektrolyt verlagen of regelen:
Als de temperatuur van de elektrolyt hoog is, neemt de geleidbaarheid van de hanger aanzienlijk af en neemt de stroom die het werkstuk nodig heeft enorm toe. Dit kan de hanger overbelasten en vlekken veroorzaken. In dit geval kan het probleem opgelost worden door de temperatuur van de elektrolyt te verlagen. Als de temperatuur hoger wordt dan 80 graden en er sporen ontstaan, kan er een koeltrog rond de elektrolytische tank worden gebouwd, waarbij circulerend water de elektrolyt continu koelt.
| Defecten polijsten | Redenen: | Oplossing: |
| Aanwezigheid van vlekken of kleine plekken op het oppervlak | Aanwezigheid van oliesporen of roest op het oppervlak | Grondig reinigen om olie en roest te verwijderen. |
| Overcorrosie aan de randen en uiteinden van het werkstuk | Overmatige stroom, hoge temperatuur of lange duur | Pas de overeenkomstige parameters aan. |
| Witte strepen op het werkstukoppervlak | Dichte elektrolytoplossing | Verdun met water tot een dichtheid van 1,72. |
| Variabele kwaliteit van werkstukken uit dezelfde sleuf | Te veel werkstukken of onderlinge interferentie | Verminder het aantal werkstukken of pas de opspanningen aan. |
| Overmatig schuim op het oppervlak van de elektrolyt | Onzuiver werkstuk | Zorg ervoor dat het werkstuk grondig gereinigd is. |
| Dof oppervlak met witte vlekken | Hoog gehalte aan chroomanhydride | Overweeg het gebruik van de milieuvriendelijke elektrolytoplossing |
| Exorbitante elektriciteitskosten | Hoge stroomdichtheid | Overweeg het gebruik van de milieuvriendelijke elektrolytoplossing |
| Vonken waargenomen tijdens elektrolyse | Slecht contact tussen de opspanning en het werkstuk | Wijzig de armaturen en verhoog de contactpunten. |
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO