電拋光

電拋光亦稱電解拋光、 電化學拋光或陽極拋光。借電解作用將金屬製 件進行陽極處理，以提高其表面光潔度的一種 方法。20世紀30年代產生的一種金屬表面精 加工的新方法，也是金屬製件鍍前預處理及鍍 後精加工的一種工藝。電拋光時將製件作陽 極，鉛板作陰極，共置於電解液中，通直流電，在 特定工藝條件下製件表面的毛刺和凸起部分電 流密度較大，相應的溶解速度也大。這種不均 勻性的溶解，使凸起部分溶解得快，因而起到了 平整拋光的作用。但過於粗糙的表面，不宜直 接進行電拋光。為使製件表面達到高光潔度， 選擇適當的電解液十分重要。由於電拋光理論 尚不成熟，選擇電解液的方法在很大程度上依 靠經驗。用得較多的是電阻較低的電解液，如 磷酸、硫酸或兩者混合比不同的混合電解液。 在這類電解液中如加入適量鉻酐(CrO₃)可防 止被拋光金屬的腐蝕，並能增加拋光面的光潔 度。還可在電解液中加一些甘油、甲基纖維素 等緩蝕劑。電拋光時選擇最佳的工藝條件也非 常重要，如控制適當的電流密度、適宜的温度範 圍、合理的拋光時間以及採用往復式或上下式 移動陽極以攪拌電解液等。 ^[1] 

在不鏽鋼、鋁及其合金、有色金屬以及黑色 金屬的精加工工業生產中，電拋光已成為不可 缺少的表面加工法之一。例如金屬製品和鍍層 表面的精修裝飾加工，使製品表面的光潔度達 到很高的等級，尤其對事先進行過機械拋光的 零件可以達到鏡面般光澤，這對照明用具等反 光器材的生產是必不可少的。切削工具採用電拋光可消除其表面的變形層，增加刀具工作面 的光潔度，改善切削工具的工作條件，延長使用 壽命，避免機械磨光和拋光後可能造成刀具表 面金相組織變形，硬度降低，甚至出現裂紋的弊 病。千分尺、遊標尺、柱狀量規等計量工具經電 拋光處理後，可滿足計量工具所需要的極高光 潔度和準確度的要求。在醫療器械工業中，電 拋光是不鏽鋼縫合針、外科手術器的磨刃的理 想加工方法。對一些特製設備，用電拋光可制 得拉拔方法難以得到的直徑為幾微米的表面光 潔度高的釷、鈮、鈾絲，且經長時間放置其金屬 光澤也不會變暗。電拋光在金相磨片的製備方面也得到廣泛應用。生產實踐證明，零件原始 光潔度低時，電拋光後一般能提高光潔度1～2 級;原始光潔度高時，可提高光潔度2～3級。 但電拋光技術尚存在一些不足，如迄今還未找 到可經久使用、價格便宜並能拋光多種金屬的 通用電解液，現有的一些電解液成本高、使用周 期短，而且再生困難。因此，它的應用範圍 受到一定的限制。

電拋光為金屬表面精加工的一種方法。它是以懸掛在電解槽中的金屬製品為陽極，於特定條件下電解，通過陽極金屬的溶解，以消除製品表面的細微不平，使之具有鏡面般光澤外觀的過程。常用這種方法提高鋁及其合金、碳鋼、不鏽鋼以及其他有色金屬表面的光潔度，來滿足某些部件工作條件中的需要（例如需要降低表面的摩擦係數、要求精密的公差配合等）和改善金屬製品的裝飾性外觀。

電拋光還可以除去金屬表面上的某些機械損傷。與機械拋光相比，電拋光加工後的表面無應力產生。但是，過於粗糙的表面，不宜於直接進行電拋光。 ^[2] 

電解時，一般説來，電解中的金屬陽極溶解往往使金屬表面變得更加粗糙。儘管有時表面能變得比較平整，但也難以使其表面達到光澤。因此，電拋光需要在一定成分的電解液中和特定的工藝條件（電流密度、温度、拋光時間、對電解液的攪拌條件等）下進行。而且對不同金屬材料的電拋光，所要求的電解液成分與工藝條件也明顯不同。

電拋光時,電流在作為陽極的金屬製品表面流過,將會在表面上形成氧化膜、鹽膜或氧的吸附層等，使陽極的金屬溶解速率急劇下降，即處於鈍化狀態。但這種鈍化膜層又有可能在電解液中溶解，而使陽極重新活化。在某一電流密度下，金屬鈍化與金屬溶解在交替地進行着。金屬表面上凸起部分鈍化的穩定性低於凹陷部分，溶解速率較高。於是凹陷部分受到保護，而凸起部分優先溶解，遂對金屬製品表面起到了整平與出光的作用。不過電拋光理論仍然是不夠成熟的。

電拋光用的陰極只起傳遞電流的作用。對陰極材料的主要要求是它們在電解液中的化學穩定性好，使用壽命長和導電能力強。常用鉛、銅、不鏽鋼等作陰極。

電拋光的電解液通常都是以磷酸為主要成分，同時也需要加入一定的氧化劑(如硫酸、鉻酸酐等)。在不通電的情況下，電解液應當對被拋光的金屬沒有明顯的腐蝕作用。並要求電解液對陽極溶解產物的溶解度大，且容易被清除。此外要求電解液的穩定性好、價廉和毒性低。根據需要也可向電解液中添加少量有機物（如甘油、甲基纖維素等）作為緩蝕劑。使用高氯酸－乙酸電解液進行電拋光，可獲得高光潔度的表面。但這種電解液不太穩定，且有爆炸危險，使用不便。這種電解液主要用於製備金相磨片。

電拋光的持續時間對拋光質量影響很大。開始的一段時間內，整平速度較大,隨後則逐漸減緩,甚至會損害表面已出現的光潔度。隨着電流密度與温度的提高，電拋光的時間應當縮短。為了獲得光潔度較高的表面，常可採用反覆幾次拋光的辦法，而每次拋光的時間則不要太長。

鋁及其合金的電拋光,早先多是採用磷酸-硫酸溶液，純度高，拋光的效果也就越好。作為鋼的電拋光的電解液雖有很多種，但真正用於生產的並不多。為了延長電解液的使用期限和節約磷酸，在電拋光碳鋼時，可以先在磷酸-硫酸-鉻酸酐溶液中進行初拋,然後再用磷酸-鉻酸酐電解液精拋。如果使用大電流間斷地衝擊，最後可使表面光潔度達到11。鎳、銅等的電拋光也可在類似的溶液中進行。

當前電拋光應用得還不太廣泛的原因是它的成本比較高。需要通過實驗進一步尋求新型的、廉價的和能對多種金屬進行電拋光的通用電解液，並且要繼續探討延長電解液使用壽命和使廢電解液再生的有效措施。 ^[3] 

通電後，在被拋光金屬表面上形成一層極化膜，使金屬離子通過這層薄旗擴散。表面上的顯微及宏觀的凸點或粗糙處的高點及毛刺區的電流密度比表面其餘部分大，並以較快的速度溶解，從而達到整平和去毛刺的目的。通過延長拋光時間、提高拋光温度和電流密度可得到光亮的表面。

電拋光後的表面光潔度主要由拋光前的表面質量和光潔度決定。緞狀表面拋光成光亮表面是由時間、温度、電流密度所控制。這三種因素的組合，會產生低反射或緞狀表面。採用延長時間、提高温度或增加電流密度可獲得光亮表面。

陰極釋放氫，陽極釋入氧，對解釋表面鈍化及在一定程度上改善耐腐蝕性不夠全面。與電鍍不同，電拋光不存在氫脆。

為獲得良好的拋光效果，電流密度和電壓是緊密相關的。通常,電壓升高電流密度隨之增大，但這一現象只會繼續到一個臨界點。一旦達到這一點，電流密度將急速下降，電壓仍相應增高，超過這一點，電壓和電流密度又穩步增長。電拋光只有在電流密度比臨界點高時才會發生，低於這一點則出現腐蝕。通常電拋光使用直流電，在5.5一55.SA/dm²產生。

電拋光對金屬的溶解極少，從奧拋光後的表面猜飾情況及拋光後的表面精飾處理來看，拋光厚度通常在2.5~65μm之間。深劃痕、衝壓記號及金屬中的非金屬夾雜物往往比電拋光失去的厚度深，雜亂的顆粒線和深深的劃痕(由粗研磨所致)，在其後的精加工中不能被去除。而電拋光可將它們去除，這些線和刻痕最初是肉眼看不見的。電拋光是一項較快的操作，通常在2~12分鐘內完成。但如果從粗糙表面開始或必須去除較大量的金屬(如控制尺寸或去毛刺)，則將會需要更長的時間。

採用電拋光獲得的表面亮度(陽極光澤)不同於研磨或機械拋光獲得的亮度。它無刻痕、不變形、無方向性且顯露出金屬的本色。由於表面幾何形狀是三維的，表面光滑度也有所不同，用普通的觸針型儀器測定是困難的且不準確。與一般的想法不同，表面光亮度不是表示光滑度。在適當的電拋光條件下，表面粗糙度(按微米測量)通常從66%下降到33%，但當微米值低於電拋光前時，改善的百分率也會相應下降。有時，由於不良冶金狀態或表面狀態，微米值不會下降，甚至有時會有所提高。這些冶金狀態和表面狀態在很大程度上決定理想的電拋光效果。產生不好效果最主要的原因是：晶粒尺寸結構不均、非金屬夾雜物、定向軋輥痕跡、鹽類或氧化物污染、酸洗過度以及淬火過度。為獲得真正的反射性精飾表面所作的電拋光，微粒沉積物則是致關重要的。 ^[4]