第六章_電化學(xué)加工

1、電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)第六章第六章 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù) 電化學(xué)加工（電化學(xué)加工（Electrochemical Machining Electrochemical Machining 簡稱簡稱ECMECM）包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍、涂覆加工兩大類。鍍、涂覆加工兩大類。幾個基本概念：幾個基本概念：電極電位電極電位電極的極化電極的極化鈍化鈍化電流密度電流密度電流效率電流效率電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)圖圖1-1 電解液中的電化學(xué)反應(yīng)電解液中的電化學(xué)反應(yīng)ieei211陽極；2

2、陰極OHClHCu2電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)1.1 電化學(xué)加工的原理與特點電化學(xué)加工的原理與特點 1. 電化學(xué)加工的原理電化學(xué)加工的原理 圖圖1-1所示為電化學(xué)加工的原理。兩片金屬銅所示為電化學(xué)加工的原理。兩片金屬銅(Cu)板浸在板浸在導(dǎo)電溶液，例如氯化銅導(dǎo)電溶液，例如氯化銅(CuCl2)的水溶液中，此時水的水溶液中，此時水(H2O)離解為氫氧根負(fù)離子離解為氫氧根負(fù)離子OH和氫正離子和氫正離子H+，CuCl2離解為兩離解為兩個氯負(fù)離子個氯負(fù)離子2Cl和二價銅正離子和二價銅正離子Cu+2。當(dāng)兩個銅片接上直。當(dāng)兩個銅片接上直流電形成導(dǎo)電通路時，導(dǎo)線和溶液中均有電流流過，在金流電形成導(dǎo)電通路時，

3、導(dǎo)線和溶液中均有電流流過，在金屬片屬片(電極電極)和溶液的界面上就會有交換電子的反應(yīng)，即電化和溶液的界面上就會有交換電子的反應(yīng)，即電化學(xué)反應(yīng)。溶液中的離子將作定向移動，學(xué)反應(yīng)。溶液中的離子將作定向移動，Cu+2正離子移向陰正離子移向陰極，在陰極上得到電子而進行還原反應(yīng)，沉積出銅。極，在陰極上得到電子而進行還原反應(yīng)，沉積出銅。 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)在陽極表面在陽極表面Cu原子失掉電子而成為原子失掉電子而成為Cu+2正離子進正離子進入溶液。溶液中正、負(fù)離子的定向移動稱為電荷遷移。入溶液。溶液中正、負(fù)離子的定向移動稱為電荷遷移。在陽、陰電極表面發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng)稱為電化在陽、陰電極表面發(fā)

4、生得失電子的化學(xué)反應(yīng)稱為電化學(xué)反應(yīng)。這種利用電化學(xué)反應(yīng)原理對金屬進行加工學(xué)反應(yīng)。這種利用電化學(xué)反應(yīng)原理對金屬進行加工(圖圖1-1中陽極上為電解蝕除，陰極上為電鍍沉積，常用以中陽極上為電解蝕除，陰極上為電鍍沉積，常用以提煉純銅提煉純銅)的方法即電化學(xué)加工。的方法即電化學(xué)加工。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)2. 電化學(xué)加工的分類電化學(xué)加工的分類電化學(xué)加工有三種不同的類型。電化學(xué)加工有三種不同的類型。第第類類是利用電化學(xué)是利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陽極溶解來進行加工，主要有電解加工和反應(yīng)過程中的陽極溶解來進行加工，主要有電解加工和電化學(xué)拋光等；電化學(xué)拋光等；第第類類是利用電化學(xué)反應(yīng)過程中的陰極是利用電化學(xué)

5、反應(yīng)過程中的陰極沉積來進行加工，主要有電鍍、電鑄等；沉積來進行加工，主要有電鍍、電鑄等；第第 類類是利用是利用電化學(xué)加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工工電化學(xué)加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工工藝進行加工，目前主要有電解磨削、電化學(xué)陽極機械加藝進行加工，目前主要有電解磨削、電化學(xué)陽極機械加工工(其中還含有電火花放電作用其中還含有電火花放電作用)。電化學(xué)加工的類別如表。電化學(xué)加工的類別如表1所示。所示。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)表表1 電化學(xué)加工分類電化學(xué)加工分類電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)3. 電化學(xué)加工的適用范圍電化學(xué)加工的適用范圍電化學(xué)加工的適用范圍，因電解和電鍍兩大類工藝的

6、電化學(xué)加工的適用范圍，因電解和電鍍兩大類工藝的不同而不同。不同而不同。電解加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、電解加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動機的扭曲葉拖拉機連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動機的扭曲葉片，汽輪機定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，齒輪、液壓件內(nèi)孔的片，汽輪機定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，齒輪、液壓件內(nèi)孔的電解去毛刺及擴孔、拋光等。電解去毛刺及擴孔、拋光等。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)1.2 電解加工電解加工 1電解加工的原理及特點電解加工的原理及特點1) 基本原理基本

7、原理電解加工是利用金屬在電解液中的電解加工是利用金屬在電解液中的“電化學(xué)陽極溶解電化學(xué)陽極溶解”來將工件成型的。如圖來將工件成型的。如圖2-1所示，在工件所示，在工件(陽極陽極)與工具與工具(陰極陰極)之間接上直流電源，使工具陰極與工件陽極間保持較小的加之間接上直流電源，使工具陰極與工件陽極間保持較小的加工間隙工間隙(0.10.8 mm)，間隙中通過高速流動的電解液。這時，間隙中通過高速流動的電解液。這時，工件陽極開始溶解。開始時，兩極之間的間隙大小不等，間工件陽極開始溶解。開始時，兩極之間的間隙大小不等，間隙小處電流密度大，陽極金屬去除速度快；而間隙大處電流隙小處電流密度大，陽極金屬去除速度

8、快；而間隙大處電流密度小，去除速度慢。密度小，去除速度慢。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)隨著工件表面金屬材料的不斷溶解，工具陰極不斷地隨著工件表面金屬材料的不斷溶解，工具陰極不斷地向工件進給，溶解的電解產(chǎn)物不斷地被電解液沖走，工件向工件進給，溶解的電解產(chǎn)物不斷地被電解液沖走，工件表面也就逐漸被加工成接近于工具電極的形狀，如此下去表面也就逐漸被加工成接近于工具電極的形狀，如此下去直至將工具的形狀復(fù)制到工件上。直至將工具的形狀復(fù)制到工件上。 圖圖2-1 電解加工原理圖電解加工原理圖12345VA1直流電源；2工具電極；3工件陽極；4電解液泵；5電解液電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加

9、工技術(shù)2) 特點特點電解加工與其他加工方法相比較，它具有下列特點電解加工與其他加工方法相比較，它具有下列特點:(1) 能加工各種硬度和強度的材料。只要是金屬，不管能加工各種硬度和強度的材料。只要是金屬，不管其硬度和強度多大，都可加工。其硬度和強度多大，都可加工。(2) 生產(chǎn)率高，約為電火花加工的生產(chǎn)率高，約為電火花加工的510倍，在某些情倍，在某些情況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。加工精度和表面粗糙度的限制。(3) 表面質(zhì)量好，電解加工不產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變質(zhì)層，表面質(zhì)量好，電解加工不產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變質(zhì)

10、層，又沒有飛邊、刀痕和毛刺。在正常情況下，表面粗糙度又沒有飛邊、刀痕和毛刺。在正常情況下，表面粗糙度Ra可達可達0.21.25 m，平均加工精度，平均加工精度0.05mm左右左右。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù) (4) 陰極工具在理論上不損耗，基本上可長期使用。陰極工具在理論上不損耗，基本上可長期使用。電解加工當(dāng)前存在的主要問題是加工精度難以嚴(yán)格控電解加工當(dāng)前存在的主要問題是加工精度難以嚴(yán)格控制，尺寸精度一般只能達到制，尺寸精度一般只能達到0.150.30 mm。此外，電解液。此外，電解液對設(shè)備有腐蝕作用，電解液的處理也較困難。對設(shè)備有腐蝕作用，電解液的處理也較困難。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)

11、2. 電解加工設(shè)備電解加工設(shè)備電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機床及電解液系電解加工的基本設(shè)備包括直流電源、機床及電解液系統(tǒng)三大部分。統(tǒng)三大部分。1) 直流電源直流電源電解加工常用的直流電源為硅整流電源和晶閘管整流電解加工常用的直流電源為硅整流電源和晶閘管整流電源，其主要特點及應(yīng)用見表電源，其主要特點及應(yīng)用見表2。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)新型功率半導(dǎo)體器件新型功率半導(dǎo)體器件功率MOSFET一種電流垂直流動的雙擴散MOS場效應(yīng)管功率集成器件，電壓控制型多數(shù)載流子器件，電壓控制通斷，開關(guān)頻率高，驅(qū)動電路損耗小，驅(qū)動電路簡單，易于并聯(lián)，可實現(xiàn)大電流通斷。IGBT：絕緣柵雙極晶體管IGBT(Ins

12、ulated Gate Bipolar Transistor)是一種N溝道增強型場控(電壓)復(fù)合器件，它屬于少子器件類，兼有功率MOSFET和雙極性器件的優(yōu)點：輸入阻抗高、開關(guān)速度快、安全工作區(qū)寬、飽和壓降低（甚至接近GTR的飽和壓降）、耐壓高、電流大。其缺點是不好并聯(lián)。MCT：MOS控制晶閘管MCT(MOS-Controlled Thyristor)是一種新型MOS與雙極復(fù)合型器件，它采用集成電路工藝，在普通晶閘管結(jié)構(gòu)中制作大量MOS器件，通過MOS器件的通斷來控制晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷。MCT既具有晶閘管良好的關(guān)斷和導(dǎo)通特性，又具備MOS場效應(yīng)管輸入阻抗高、驅(qū)動功率低和開關(guān)速度快的優(yōu)點，克服了

13、晶閘管速度慢、不能自關(guān)斷和高壓MOS場效應(yīng)管導(dǎo)通壓降大的不足電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)新型功率半導(dǎo)體器件新型功率半導(dǎo)體器件IGCT：集成門極換流晶閘管IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一種用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導(dǎo)體器件。IGCT使變流裝置在功率、可靠性、開關(guān)速度、效率、成本、重量和體積等方面都取得了巨大進展，給電力電子成套裝置帶來了新的飛躍。IGCT是將GTO芯片與反并聯(lián)二極管和門極驅(qū)動電路集成在一起，再與其門極驅(qū)動器在外圍以低電感方式連接，結(jié)合了晶體管的穩(wěn)定關(guān)斷能力和晶閘管低通態(tài)損耗的優(yōu)點，在導(dǎo)通階段發(fā)揮晶閘管的性能，

14、關(guān)斷階段呈現(xiàn)晶體管的特性。IGCT具有電流大、電壓高、開關(guān)頻率高、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、損耗低等特點，而且造成本低，成品率高，有很好的應(yīng)用前景。IEGT：電子注入增強柵晶體管IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐壓達4KV以上的IGBT系列電力電子器件，通過采取增強注入的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了低通態(tài)電壓，使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發(fā)展。 IEGT具有作為MOS系列電力電子器件的潛在發(fā)展前景，具有低損耗、高速動作、高耐壓、有源柵驅(qū)動智能化等特點。功率MOSFET一種電流垂直流動的雙擴散MOS場效應(yīng)管功率集成器件，電壓控制型多數(shù)載流子器件，電壓控制通斷，開關(guān)

15、頻率高，驅(qū)動電路損耗小，驅(qū)動電路簡單，易于并聯(lián)，可實現(xiàn)大電流通斷。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)表表2 直流電源的特點及應(yīng)用直流電源的特點及應(yīng)用分 類 特 點 應(yīng)用場合 硅整流電源 1可靠性、穩(wěn)定性好； 2調(diào)節(jié)靈敏度較低； 3穩(wěn)壓精度不高 國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)場占一定比例 晶閘管電源 1靈敏度高，穩(wěn)壓精度高； 2效率高，節(jié)省金屬材料； 3穩(wěn)定性、可靠性較差 國外生產(chǎn)中普遍采用， 也占相當(dāng)比例 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)2) 機床機床電解加工機床的任務(wù)是安裝夾具、工件和陰極工具，電解加工機床的任務(wù)是安裝夾具、工件和陰極工具，并實現(xiàn)其相對運動，傳送電和電解液。它與一般金屬切削并實現(xiàn)其相對運動，傳送電和電解液

16、。它與一般金屬切削機床相比，有其特殊要求：機床相比，有其特殊要求： （1）有足夠的剛性）有足夠的剛性 （2）穩(wěn)定的進給速度）穩(wěn)定的進給速度 （3）防腐絕緣與好的安全措施）防腐絕緣與好的安全措施電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)3) 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)在電解加工過程中，電解液不僅作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電在電解加工過程中，電解液不僅作為導(dǎo)電介質(zhì)傳遞電流，而且在電場的作用下進行化學(xué)反應(yīng)，使陽極溶解能順流，而且在電場的作用下進行化學(xué)反應(yīng)，使陽極溶解能順利而有效地進行，這一點與電火花加工的工作液的作用是利而有效地進行，這一點與電火花加工的工作液的作用是不同的。同時電解液也擔(dān)負(fù)著及時把加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電不同的。同時

17、電解液也擔(dān)負(fù)著及時把加工間隙內(nèi)產(chǎn)生的電解產(chǎn)物和熱量帶走的任務(wù)，起到更新和冷卻的作用。解產(chǎn)物和熱量帶走的任務(wù)，起到更新和冷卻的作用。電解液可分為中性鹽溶液、酸性鹽溶液和堿性鹽溶液電解液可分為中性鹽溶液、酸性鹽溶液和堿性鹽溶液三大類。其中中性鹽溶液的腐蝕性較小，使用時較為安全，三大類。其中中性鹽溶液的腐蝕性較小，使用時較為安全，故應(yīng)用最廣。常用的電解液有故應(yīng)用最廣。常用的電解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三三種。種。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)鈍化性電解液鈍化性電解液常見的種類有： NaNO3， NaSO4對于鈍化的原因至今還有不同的看法，其中最主要的有成相膜對于鈍化的原因至今還有不同的

18、看法，其中最主要的有成相膜理論和吸附力理論。理論和吸附力理論。(1)成相膜理論：成相膜理論：金屬鈍化是因為在表面生成了一層緊密的、完整地、有金屬鈍化是因為在表面生成了一層緊密的、完整地、有一定厚度（一般為一定厚度（一般為20到到100埃）的鈍化膜。這層膜是一個獨立相，將金屬埃）的鈍化膜。這層膜是一個獨立相，將金屬與溶液機械的隔離開，致使金屬的溶解速度大大下降。與溶液機械的隔離開，致使金屬的溶解速度大大下降。（2）吸附理論：）吸附理論：當(dāng)電極電位足夠正時，電極表面上形成了當(dāng)電極電位足夠正時，電極表面上形成了O離子或離子或OH離子的吸附層，這層吸附層增加了金屬氧化為金屬離子過程的活化自動離子的吸附

19、層，這層吸附層增加了金屬氧化為金屬離子過程的活化自動焓，降低了金屬陽極溶解過程的交換電流密度，使電極進入鈍態(tài)。焓，降低了金屬陽極溶解過程的交換電流密度，使電極進入鈍態(tài)。 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)影響活化鈍化的主要因素影響活化鈍化的主要因素（1）金屬的性質(zhì)：金屬的性質(zhì)：對于鐵族金屬來說，在同樣條件下，鎳最容易鈍化，其次是鈷，最后是鐵。 （2）電解液成分和電解液成分和PH值值:電解液中含有氧化劑時，如碘酸鹽、锘酸鹽、氯酸鹽、硝酸鹽等都能促使金屬鈍化。電解液中含有氯離子和其它鹵離子時，則促使金屬活化。電解液的PH值隊鈍化、活化有很大影響。锘和鐵族金屬在堿性溶液中比酸性溶液中較易鈍化，而鉬和鎢則相

20、反。（3）工藝參數(shù)工藝參數(shù):電流密度電流密度對陽極鈍化過程的影響明顯。陽極電流密度超過臨界鈍化電流密度時，超過越多，陽極鈍化越快。提高電解液流速提高電解液流速會使極化曲線上移，這是由于當(dāng)流速提高時，陽極表面的金屬離子更容易擴散到溶液深處去，因而減小流體層的濃度和厚度，能使?jié)獠顦O化降低，陽極膜容易遭到破壞。溫度增高溫度增高會使陽極鈍化作用加強，使鈍化在較正的陽極電位和較高的電流密度時出現(xiàn)。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)（1）NaCl 電解液價廉易得，對大多數(shù)金屬而言，其電流電解液價廉易得，對大多數(shù)金屬而言，其電流效率均很高，加工過程中損耗小并可在低濃度下使用，應(yīng)用很效率均很高，加工過程中損耗小并可

21、在低濃度下使用，應(yīng)用很廣。其缺點是電解能力強，散腐蝕能力強，使得離陰極工具較廣。其缺點是電解能力強，散腐蝕能力強，使得離陰極工具較遠的工件表面也被電解，成型精度難于控制，復(fù)制精度差；對遠的工件表面也被電解，成型精度難于控制，復(fù)制精度差；對機床設(shè)備腐蝕性大，故適用于加工速度快而精度要求不高的工機床設(shè)備腐蝕性大，故適用于加工速度快而精度要求不高的工件加工。件加工。 常用的電解液溫度為常用的電解液溫度為2535，但加工鈦合金時，必，但加工鈦合金時，必須在須在40以上。以上。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)（2）NaNO3電解液是一種鈍化型電解液，在濃度低于電解液是一種鈍化型電解液，在濃度低于30%時，對

22、設(shè)備、機床腐蝕性很小，使用安全，成型精度比較時，對設(shè)備、機床腐蝕性很小，使用安全，成型精度比較高，價格也不高。但生產(chǎn)效率低，需較大電源功率，加工時在高，價格也不高。但生產(chǎn)效率低，需較大電源功率，加工時在陰極有氨氣析出，陰極有氨氣析出， NaNO3 會被消耗。會被消耗。（3）NaClO3電解液的散蝕能力小，故加工精度高，對機電解液的散蝕能力小，故加工精度高，對機床、設(shè)備等的腐蝕很小，廣泛地應(yīng)用于高精度零件的成型加工。床、設(shè)備等的腐蝕很小，廣泛地應(yīng)用于高精度零件的成型加工。然而，價格較貴，且然而，價格較貴，且NaClO3是一種強氧化劑，雖不自燃，但是一種強氧化劑，雖不自燃，但遇熱分解的氧氣能助燃，

23、因此使用時要注意防火安全。遇熱分解的氧氣能助燃，因此使用時要注意防火安全。 由于使用過程中，由于使用過程中， NaClO3電解液中的電解液中的CL離子不斷增加，離子不斷增加，電解液消耗，且電解液消耗，且CL離子增加后雜散腐蝕作用增加，故在加工離子增加后雜散腐蝕作用增加，故在加工過程中要注意過程中要注意CL離子質(zhì)量濃度的變化。離子質(zhì)量濃度的變化。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)3. 電解加工工藝及其應(yīng)用電解加工工藝及其應(yīng)用日前，電解加工主要應(yīng)用在深孔加工、葉片日前，電解加工主要應(yīng)用在深孔加工、葉片(型面型面)加加工、鍛模工、鍛模(型腔型腔)加工、管件內(nèi)孔拋光、各種型孔的倒圓和加工、管件內(nèi)孔拋光、各種

24、型孔的倒圓和去毛刺、整體葉輪的加工等方面。去毛刺、整體葉輪的加工等方面。1）深孔擴孔加工）深孔擴孔加工電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)2）型孔加工）型孔加工電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電解加工整體葉輪電解加工整體葉輪空心水套管葉片陰極片分度陰極片進給電解液3）葉片加工）葉片加工電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)4）電解倒棱去毛刺）電解倒棱去毛刺電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)5）電解刻字）電解刻字電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)6）電解拋光）電解拋光 電解拋光也是利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解電解拋光也是利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解對工件表面進行腐蝕拋光的，它只是一種表面光

25、整加工方對工件表面進行腐蝕拋光的，它只是一種表面光整加工方法，用于改善工件的表面粗糙度和表面物理力學(xué)性能，而法，用于改善工件的表面粗糙度和表面物理力學(xué)性能，而不用于對工件形狀和尺寸加工。它和電解加工的主要區(qū)別不用于對工件形狀和尺寸加工。它和電解加工的主要區(qū)別是工件和工具之間的加工間隙大，這樣有利于表面的均勻是工件和工具之間的加工間隙大，這樣有利于表面的均勻溶解；電流密度也比較小；電解液一般不流動，必要時加溶解；電流密度也比較小；電解液一般不流動，必要時加以攪拌。以攪拌。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù) 1.3 電鑄成型電鑄成型1電鑄成型原理及特點電鑄成型原理及特點1) 成型原理成型原理與大家熟知的

26、電鍍原理相似，電鑄成型是利用電化學(xué)與大家熟知的電鍍原理相似，電鑄成型是利用電化學(xué)過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進行成型加工的，即在原模上通過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進行成型加工的，即在原模上通過電化學(xué)方法沉積金屬，然后分離以制造或復(fù)制金屬制品。過電化學(xué)方法沉積金屬，然后分離以制造或復(fù)制金屬制品。但電鑄與電鍍又有不同之處，電鍍時要求得到與基體結(jié)合但電鑄與電鍍又有不同之處，電鍍時要求得到與基體結(jié)合牢固的金屬鍍層，以達到防護、裝飾等目的。而電鑄則要牢固的金屬鍍層，以達到防護、裝飾等目的。而電鑄則要電鑄層與原模分離，其厚度也遠大于電鍍層。電鑄層與原模分離，其厚度也遠大于電鍍層。 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電鑄原

27、理如圖電鑄原理如圖3-1所示，在直流電源的作用下，金所示，在直流電源的作用下，金屬鹽溶液中的金屬離子在陰極獲得電子而沉積在陰極屬鹽溶液中的金屬離子在陰極獲得電子而沉積在陰極母模的表面。陽極的金屬原子失去電子而成為正離子，母模的表面。陽極的金屬原子失去電子而成為正離子，源源不斷地補充到電鑄液中，使溶液中的金屬離子濃源源不斷地補充到電鑄液中，使溶液中的金屬離子濃度保持基本不變。當(dāng)母模上的電鑄層達到所需的厚度度保持基本不變。當(dāng)母模上的電鑄層達到所需的厚度時取出，將電鑄層與型芯分離，即可獲得型面與型芯時取出，將電鑄層與型芯分離，即可獲得型面與型芯凹、凸相反的電鑄模具型腔零件的成型表面。凹、凸相反的電鑄

28、模具型腔零件的成型表面。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)圖圖3-1 電鑄成型的原理電鑄成型的原理45636 V789101231鍍槽；2陽極；3蒸餾水瓶；4直流電源；5加熱管；6恒溫裝置；7溫度計；8母模；9電鑄層；10玻璃管電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)2) 特點特點(1) 復(fù)制精度高，可以做出機械加工不可能加工出復(fù)制精度高，可以做出機械加工不可能加工出的細(xì)微形狀的細(xì)微形狀(如微細(xì)花紋、復(fù)雜形狀等如微細(xì)花紋、復(fù)雜形狀等)，表面粗糙度，表面粗糙度Ra可達可達0.1 m，一般不需拋光即可使用。，一般不需拋光即可使用。(2) 母模材料不限于金屬，有時還可用制品零件直母模材料不限于金屬，有時還可用制品零件

29、直接作為母模。接作為母模。(3) 表面硬度可達表面硬度可達3550HRC，所以電鑄型腔使用，所以電鑄型腔使用壽命長。壽命長。(4) 電鑄可獲得高純度的金屬制品，如電鑄銅，它電鑄可獲得高純度的金屬制品，如電鑄銅，它純度高，具有良好的導(dǎo)電性能，十分有利于電加工。純度高，具有良好的導(dǎo)電性能，十分有利于電加工。 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)(5) 電鑄時，金屬沉積速度緩慢，制造周期長。如電電鑄時，金屬沉積速度緩慢，制造周期長。如電鑄鎳，一般需要一周左右。鑄鎳，一般需要一周左右。(6) 電鑄層厚度不易均勻，且厚度較薄，僅為電鑄層厚度不易均勻，且厚度較薄，僅為48 mm左右。電鑄層一般都具有較大的應(yīng)力，所

30、以大型電鑄左右。電鑄層一般都具有較大的應(yīng)力，所以大型電鑄件變形顯著，且不易承受大的沖擊載荷。這樣，就使電鑄件變形顯著，且不易承受大的沖擊載荷。這樣，就使電鑄成型的應(yīng)用受到一定的限制。成型的應(yīng)用受到一定的限制。2電鑄設(shè)備電鑄設(shè)備電鑄設(shè)備電鑄設(shè)備(如圖如圖3-1所示所示)主要包括電鑄槽、直流電源、主要包括電鑄槽、直流電源、攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)、恒溫控制系統(tǒng)等。攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)、恒溫控制系統(tǒng)等。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)1) 電鑄槽電鑄槽電鑄槽材料的選取以不與電解液作用引起腐蝕為原則。電鑄槽材料的選取以不與電解液作用引起腐蝕為原則。一般用鋼板焊接，內(nèi)襯鉛板或聚氯乙烯薄板等。一般用鋼板焊接，內(nèi)襯鉛板

31、或聚氯乙烯薄板等。2) 直流電源直流電源電鑄采用低電壓大電流的直流電源。常用硅整流，電壓電鑄采用低電壓大電流的直流電源。常用硅整流，電壓為為612 V左右，并可調(diào)。左右，并可調(diào)。3) 攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)為了降低電鑄液的濃差極化，加大電流密度，減少加工為了降低電鑄液的濃差極化，加大電流密度，減少加工時間，提高生產(chǎn)速度，最好在陰極運動的同時加速溶液的時間，提高生產(chǎn)速度，最好在陰極運動的同時加速溶液的攪拌。攪拌的方法有循環(huán)過濾法、超聲波或機械攪拌等。攪拌。攪拌的方法有循環(huán)過濾法、超聲波或機械攪拌等。循環(huán)過濾法不僅可以使溶液攪拌，而且在溶液不斷反復(fù)流循環(huán)過濾法不僅可以使溶液攪拌，而且

32、在溶液不斷反復(fù)流動時進行過濾。動時進行過濾。 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)4) 恒溫控制系統(tǒng)恒溫控制系統(tǒng) 電鑄時間很長，所以必須設(shè)置恒溫控制設(shè)備。它包括加電鑄時間很長，所以必須設(shè)置恒溫控制設(shè)備。它包括加熱設(shè)備熱設(shè)備(加熱玻璃管、電爐等加熱玻璃管、電爐等)和冷卻設(shè)備和冷卻設(shè)備(冷水或冷凍機等冷水或冷凍機等)。3電鑄加工的工藝過程電鑄加工的工藝過程原模表面處理原模表面處理電鑄至規(guī)定尺寸電鑄至規(guī)定尺寸襯背處理襯背處理脫模脫模清洗干燥清洗干燥成品成品電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)4電鑄的應(yīng)用電鑄的應(yīng)用電鑄具有極高的復(fù)制精度和良好的機械性能，已在航空、電鑄具有極高的復(fù)制精度和良好的機械性能，已在航空、儀器

33、儀表、精密機械、模具制造等方面發(fā)揮日益重要的作用。儀器儀表、精密機械、模具制造等方面發(fā)揮日益重要的作用。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù) 1.4 電解磨削電解磨削1加工原理及特點加工原理及特點1) 加工原理加工原理電解磨削是電解加工的電解磨削是電解加工的種特殊形式，是電解與種特殊形式，是電解與機械的復(fù)合加工方法。它是靠金屬的溶解機械的復(fù)合加工方法。它是靠金屬的溶解(占占95%98%)和機械磨削和機械磨削(占占2%5%)的綜合作用來實現(xiàn)加工的綜合作用來實現(xiàn)加工的。的。加工原理如圖加工原理如圖4-1所示。加工過程中，磨輪所示。加工過程中，磨輪(砂輪砂輪)不斷旋轉(zhuǎn)，磨輪上凸出的砂粒與工件接觸，形成磨輪不

34、斷旋轉(zhuǎn)，磨輪上凸出的砂粒與工件接觸，形成磨輪與工件間的電解間隙。電解液不斷供給，磨輪在旋轉(zhuǎn)與工件間的電解間隙。電解液不斷供給，磨輪在旋轉(zhuǎn)中，將工件表面由電化學(xué)反應(yīng)生成的鈍化膜除去，繼中，將工件表面由電化學(xué)反應(yīng)生成的鈍化膜除去，繼續(xù)進行電化學(xué)反應(yīng)，如此反復(fù)不斷，直到加工完畢。續(xù)進行電化學(xué)反應(yīng)，如此反復(fù)不斷，直到加工完畢。電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)電解磨削的陽極溶解機理與普通電解加工的陽極電解磨削的陽極溶解機理與普通電解加工的陽極溶解機理是相同的。不同之處在于：電解磨削中，陽溶解機理是相同的。不同之處在于：電解磨削中，陽極鈍化膜的去除是靠磨輪的機械加工去除的，電解液極鈍化膜的去除是靠磨輪的機械加工去除的，電解液腐蝕力較弱；而一般電解加工中的陽極鈍化膜的去除，腐蝕力較弱