精密加工4电化学加工.pptVIP

特种加工方法; 概述 电化学加工基本原理 电解加工 电铸、电刷镀及复合镀加工;4. 1 概 述;目前常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、精密电镀、电刻蚀和电解冶炼等。 已成功应用于国防、航空航天、汽车、拖拉机、模具制造、电子行业等领域的工业生产。 ;　据电化学加工原理，可将电化学加工分为三类： 利用阳极溶解 电解：通过电化学反应从工件表面去除金属． 电解抛光：通过电化学反应从工件表面去除金属毛刺． 利用阴极上的沉积作用 电镀：在工件表面沉积金属：材料表面装饰保护． 电铸：在阴极上沉积实现附着加工． 电刷镀： 复合电镀： 复合加工 电解磨削：;各种电化学方法的比较;① 可对任何硬度、强度、韧性的金属材料进行加工，加工 难加工材料时，其优点更为突出。 ② 加工过程中不存在机械切削力和切削热作用，???加工后 表面无残余应力和冷硬层，也无毛刺 、棱边，表面质量 好。 ③ 大面积上可同时进行加工，也无需粗精分开，故一般具 有较高的生产率。 ④ 加工过程监测与自动控制、工具的准确设计、加工精度 的提高，以及电化学作用的产物（气体或废液）的处理 等都是亟待解决的问题。;电解液;当上述两类导体构成通路时,在金属片(电极)和溶液的界面上产生交换电子的反应,即电化学反应. 溶液中的离子作定向运动,正离子移向阴极并在阴极上得到电子进行还原反应. 溶液中负离子移向阳极并在阳极表面上失去电子进行氧化反应.(也可能是阳极金属原子失去电子而成为正离子进入溶液) 溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。 在阴极阳极表面产生得到、失去电子的化学反应叫做电化学反应。;２.涉及电化学加工过程的相关概念;电解液浓度:电解液中所含电解质的多少. 一般以质量百分比浓度(%)表示.即每100克溶液中所含溶质的克数. 还有量浓度表示:每升溶液中的电解质的摩尔数(摩尔是表示物质量的单位,每摩尔物质含有阿佛加德罗常数个数微粒(约为6.02×1023) 表示mol.) 电解质的电离：水分子有极性，可与其它带电粒子发生电的作用，电解质中的离子变成水化离子，这个过程叫电解质电离。;电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、碱性溶液三大类。 中性盐溶液的腐蚀性小，使用时较安全，故应用最普遍。最常用的有NaCl、NaNO3和NaClO3三种电解液. 金属导电性与电解质溶液导电性的差异;2）电极电位;这样金属上有了多余的电子而带负电，溶液中靠近金属表面很薄的一层有多余的铁离子（ Fe+2 ）而带正电。 随着金属晶体进入溶液的 Fe+2 离子数目增加，金属上负电荷增加，溶液中正电荷增加，由于静电引力作用，铁离子的溶解速度逐渐减慢。同时，溶液中的 Fe+2 离子也有沉积到金属表面上的趋势，即： Fe+2 + 2e Fe （沉积，还原反应）;;概念： 标准电极电位（能斯特公式）见书P81公式。 一些元素的标准电极电位见P80表。 电极电位的高低取决于电极物质的本性。金属电极金属的活泼性越大，其离子沉积的倾向越小，金属荷负电荷越多，平衡时电位越低；相反，活泼性越小，其离子沉积的倾向越大，金属荷正电荷越多，平衡时电位越高； 从氧化还原角度考虑：电极电位低，说明在水溶液中金属的还原能力强，电极电位就高，说明金属离子氧化能力强。所以可以利用电极电位的高低来判断物质的氧化还原能力。;3）电极极化 平衡电极电位是没有电流通过电极时的情况,当有电流通过时,电极的平衡状态遭到破坏,使阳极的电极电位向正移(代数值增大),阴极的电极电位向负移(代数值减小),这种电极电位偏离了无电流通过电极的电极电位情况称为电极极化. 极化后的电极电位与平衡电位的差值称为超电位(过电位).; 随着电流密度的增加,超电位也增加.根据超电位的原因不同,可将电极极化分为浓差极化、电化学极化、钝化极化（电阻极化）三种情况。 ① 浓差极化 在阳极过程中，金属不断溶解的条件是生成的金属离子要越过双电层，再向外迁移扩散。然而，扩散是有一定条件限度的，在外加电场的作用下，如果在阳极过程中，电化学反应过程进行很快，而电极表面液层中金属离子的扩散和迁移速度较慢，来不及扩散到溶液中去，使阳极表面造成金属离子堆积，引起电位值正增大（即阳极电位向正移）。;凡能加速电极表面离子扩散与迁移的措施。都能使浓差极化减少。 如：提高电解液流速以增强其搅拌作用），升高电解掖温度。 ;② 电化学极化 也叫活化极化。它是由电化学反应某一步骤反应比其它步骤反应慢，电极反应过程就会受到它的制约。