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关于不锈钢罐体电解抛光加工的一些想法

随着工业水平的不断提高,对于不锈钢表面处理方面,常规的如酸洗钝化、机械抛光等处理方式日渐普及,对于其更高的要求也随之提出。比如大幅度提高不锈钢表面的抗腐蚀能力在更多的场合提出,电解抛光这种处理方式慢慢的为人们所接受并更多的加以应用。

特别是制药领域、食品机械等行业中的罐体,如储存水罐,反应罐体等,使用电解抛光进行表面处理,已经成为一种提高自身产品品质的加工方式。

在国内,虽然市场在此方面的加工需求越来越多,但相关专业的技术人员并不多,而且很多从事此行业的人员也不具备相应的专业技术基础,基本上都是拿来主义。人们对于电解抛光并没有一个清楚的认知,什么是电解抛光,电解抛光的目标是什么,如何电解抛光才是合格,如何辩定电解抛光质量的好坏,大部分人还没有一定清晰的认识。加之需求客户也根本不了解什么是电解抛光,加上最终客户自身对于电解抛光的理解也不专业,常常所做产品根本就没有达到电解抛光的效果,就认为达到了要求了,为以后的使用埋下隐患。

比如说,笔者曾经见到一个厂家生产的不锈钢蒸馏水储罐,说是做过电解抛光,但表面根本没有电解抛光的那种加工后的亮度,根本没有起到提高罐体内表面抗腐蚀能力的效果。可你如果告诉他这根本没有达到电解抛光的要求,也不能说明他,因为他已经把他认为的电解抛光这种错误的理解根值到他自己的脑子里了,纠正他的观念很难,甚至让他感觉你是在挑战他的专业性。这种情况是普遍存在的。

特写出一些感受,起到抛砖引玉的作用。以提高这方面的专业水平。


误区一:电解抛光和机械抛光

电解抛光(又名电化学抛光)是以被抛光工件为阳极,不溶性金属为阴极,两电极同时浸入电化学抛光机槽内,通过直流电产生有选择性的阳极溶解,阳极表面光亮度增大,这个过程与电镀过程正好相反。


机械抛光是抛光材料高速旋转时,与基体摩擦产生的高温使基体塑性提高。在抛光力作用下,基体表面产生塑性变形。并使周围大气氧化下瞬间形成的金属表面的极薄氧化膜反复地被磨削下来,从而变得越来越光亮。整个过程既具有机械的轻微磨削作用,又同时发生物理和化学作用。 电解抛光与机械抛光是两种不同的抛光机理,加工的机理不同,也决定了他们最终的效果和目标也是不同的。


以下是电解抛光与机械抛光的对应比较,仅供参考:

序号 电解抛光 机械抛光
1 通过电化学溶解的方法使金属表面平滑或光亮 通过切割、变形和磨耗使金属表面平滑或平整
2 部分材料表面有抗腐蚀氧化膜形成 表面会形成冷作硬化的变形层(Beilby Layer)
3 抛光面的耐蚀性好,光亮面持续的时间长; 耐蚀性差,光亮持续时间短
4 中性盐雾试验可达1000h以下 中性盐雾试验可达168h以下
5 基体材料的组成与结构抛光效果影响较大 基体材料对抛光效果的影响很少
6 属于金属表面微观整平概念 属于金属表面宏观整平概念
7 一般镜面效果 可达到高镜面效果,最高可达12K镜面
8 形状复杂、细小的零件及薄极易于抛光 难以抛光这些零件
9 速度快,产量大,生产率高,易自动化生产 速度慢、产量小、生产率低,难自动化
10 电解抛光后粗糙度可达0.3μm,已是极限 电解抛光后粗糙度可达0.01μm,甚至更低
11 适于软、硬质合金的抛光 软质合金抛光难
12 抛光材料消耗少 抛光材料消耗多
13 无需使用抛光磨料,抛光面无应力 使用抛光磨料,缝隙会夹杂,抛光面有应力
14 抛光表面易清洗干净,不易结垢,存垃圾 抛光表面不易清洗干净
15 可以暴露表面缺陷,排除隐患 掩盖表面缺陷,易隐藏隐患

从上表来看,机械抛光和电解抛光均有其各自特点,对于强调粗糙度更低的场合,机械抛光具有优势,而对于抗腐蚀性方面,电解抛光则比机械抛光要高很多。

误区二:电解抛光与机械抛光的选择

通常情况下,制作罐体所用的不锈钢板分热轧板和冷轧板两种,5mm以下冷轧板居多,6mm以上而一般为热轧板,而冷轧板中又有一种为2B板,此板表面相对比较光滑,平均粗糙度基本可以达到0.4μm左右,其它的板面则都比较粗糙,平均粗糙度基本会在1.6μm以上。对于制作罐体这种对其表面粗糙度有要求的产品,均需要先进行机械抛光后再进行电解抛光,方能达到最终的技术要求。

而往往有些人对电解抛光的工作原理并不了解,误以为电解抛光可以替代机械抛光,直接用电解抛光就可以达到最终目标,甚至有些人认为用电解抛光能够做到机械抛光的那种镜面效果(如8K镜面),这些理解都是错误的。

我们常常也遇到一些类似的情况,在罐体表面非常粗糙的情况下(比如冷热轧板),客户要求通过电解抛光后将其表面粗糙度降到0.2μm以下,甚至更低:0.1μm以下,这是因为他们对于电解抛光工作基理不十分了解,根据电解抛光的工作原理,经过电解抛光加工的罐体,右充分达到电解抛光效果的前提下,它能够达到的最低粗糙度应该在0.3μm左右,根本不可能低于0.1μm。

在目前实际生产的大部分情况下,我们所看到的,一种处理方式,是在牺牲电解抛光效果的情况下才有可能,比如先将罐体机械抛光到0.1μm以下,甚至0.05μm以下,然后再进行电解抛光,而加工时间要放短,使其粗糙度上升不超过0.1μm,但往往由于时间短,电解抛光的效果很难体现出来。这也就失去了电解抛光的作用。

当然机械抛光也有其很多自身的优点,能够达到电解抛光无法达到那种高镜面效果,这种效果在很多领域应用也是非常多的。

误区三:如何正确判断电解抛光质量的优劣

常规辨别电解抛光效果的好坏,应该是用相关仪器测量它的抗腐蚀性,比如通过盐雾试验进行测试。而这种方式对于小件来说容易操作,对于大件来说,无法实现。在这种情况下,可以拿一小块样板,以大件同样的加工参数(时间、温度、电流、电压等)对样块进行处理,表面达到与大罐相同的外观效果后,将其放入盐雾试验测试机内,进行检测,通过相应的测试时间,则认为大件的电解抛光质量同样达到相应的标准。

由于盐雾试验时间较大,也可以用三氯化铁腐蚀性试验代替。其目的都要是能够有效检测电解抛光质量。

如果用目测去初步辨别电解抛光质量的好坏呢?以下照片可供参考。前者为罐体正常电解抛光的效果,后者为罐体电解抛光失败的效果。

另外,抛光方面,也有对外观的一些标准要求,比如,要求表面色泽均匀一致,没有明显色差。现场一些简单辨别电解抛光好坏的方法也有许多,如,发现工件电解抛光表面没有电解抛光的那种光泽,或表面有一种白白的膜层在上面,说明根本没有达到电解抛光的效果,如上图。

机械镜面抛光好的罐体,做电解抛光,如果镜面抛光外观效果没有变化,那也说明电解抛光没有作用。一般情况下,镜面抛光好的罐体,电解抛光后,原来的机械镜面抛光效果就会被电解抛光效果所取代,而两种抛光效果是不一样的。同样,由于机械镜面抛光会有抛光痕迹,电解抛光后,那些痕迹也会较之前显现的更明显。

误区四:电解抛光后焊道的显现

关于电解抛光后,焊缝打磨处出不出现白印,之前我也有过分析,有兴趣的朋友也可以看看,供参考。

焊接过的罐体,人们往往从经验中认为,电解抛光后,罐体焊缝会变白,其它地方光亮就是电解抛光了。实际上这里存在很大的误解。

生产出来的304、316L不锈钢板都均为奥氏体不锈钢,焊丝也基本属于该体系不锈钢类,使用针对三系列的不锈钢电解抛光液,自然会有电解抛光的光亮效果。

但罐体焊接后的焊丝和受热面,在一千度的高温下熔化再冷却,奥氏体304、316L已经变成了马氏体304、316L,如果采用一般的电解抛光液,当然只能使奥氏体变光亮,而焊缝处的马氏体部分无法变亮,只能变白。这是由电解抛光液的配方而决定的。

如果从这个方面来讲,罐体母材电解抛光变亮,打磨过的焊缝处变白,也是正确的。如果使用常规的电解抛光药水,焊缝就有白痕出现,没有出现那肯定是没有做过位,至少是电解抛光效果没到。

但根据我们目前的药水配方和加工经验来说,这种理解要分析的看,如果采用既能奥氏体不锈钢电解光亮,也能使马氏体不锈钢电解光亮的配方,则就使得工件一致性,有些情况可以做到焊缝看不出来,有些情况可能焊缝看得出,但不十分明显的。当然这也需要指出的是,对于大型工件,除了药水配方使用正确外,加工参数也一定准确才能达到如上所说的效果。

正确的电解抛光药水配方和加工参数决定了您产品电解抛光的最终效果。根据我们的经验,将焊缝做的同母材一样光亮,对于提高产品本身的品质都是非常有益的。

误区五:关于浸泡式与涂刷式电解抛光

常规的电解抛光是在电解槽内的药水时,将罐体放到药水内或将药水倒入到罐体内加工的,我们一般称为浸泡式电解抛光。

而有些情况下,罐体无法采取浸泡式的电解抛光方式完成。这就出现了一种涂刷式的电解抛光方式,这种方式可针对大型工件无法采取浸泡电解抛光,或整体电化学抛光后,因其它原因而局部损坏需要再电抛光处理的情况进行,对于某些需要局部电抛光的情况同样适用。

由于涂刷式的电解抛光方式与浸泡式的差异很大,药水和加工参数也有很大的区别,无论在设备参数和加工参数方面与常规的电解抛光设备相比都有所不同。当然,加工效果也有分别,涂刷式的电解抛光效果略差于浸泡式的。

有些加工厂家就是利用人们对涂刷式电解抛光的不了解,鱼目混珠,欺骗客户,而客户又没有有效的检测手段进行判别。

小结:

以上内容均是本人在实际生产过程中的一些体会,有感而发,希望能够将此行业向着正确的方向发展,提高本国装备制造业的技术水平。如有不到之处,请指出,大家共同进步。

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