第4章电化学加工ppt课件.ppt

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1、第四章电化学加工《特种加工》主要内容4.1电化学加工的基本原理及分类4.2电解加工4.3电解磨削4.4电铸、涂镀及复合镀加工第四章电化学加工2第四章电化学加工4.1电化学加工的基本原理及分类图4-1电解液中的电化学反应1、电化学加工的原理（1）电化学加工过程电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。当两个铜片接上直流电形成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金属片（电极）和溶液的界面上就会有交换电子的反应，即电化学反应。3第四章电化学加工溶液中的离子将作定向移动：正离子移向阴极并在阴极上得到电

2、子而进行还原反应；负离子移向阳极并在阳极上失去电子进行氧化反应（也可能是阳极金属原子失掉电子而成为正离子进入溶液。图4-1电解液中的电化学反应4第四章电化学加工图4-1电解液中的电化学反应溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应。利用电化学反应原理对金属进行加工的方法即电化学加工。（图4-1中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积，常用以提炼纯铜）与这一反应密切相关的概念有：电解质溶液、电极电位、电极的极化、钝化、活化等。5第四章电化学加工（3）电极电位当把金属插入其盐溶液中时，金属表面的

3、离子与溶液中极性水分子相互吸引而发生水化作用，即：一方面使金属表面上部分金属离子进入溶液而把电子留在金属表面上（金属溶解）；另一方面，溶液中的金属离子从金属表面上得到电子，还原为金属原子沉积在金属表面上（金属离子的沉积）。6第四章电化学加工金属的电极电位：金属与其盐溶液界面上的电位差称为金属的电极电位。金属与溶液间电位差的大小，取决于金属的性质，溶液中离子的浓度和温度。金属越活泼，电位越低；越不活泼，电位越高。在同一种金属电极中，金属离子浓度越大，电位越高，浓度越小，电位越低。温度越高，电位越高，温度越低，电位越低。7第四章电化学加工标

4、准电极电位：电极电位的绝对值是无法测定的，通常选定一个电极作为标准，将各种待测电极与它相比较，就可得到各种电极的电极电位相对值。国际应用化学协会（IUPAC）选定“标准氢电极”作为比较标准。规定25℃时，标准氢电极的电极电位为零。8第四章电化学加工（4）电极的极化电极极化的概念：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）的现象，称为电极的极化。超电位：极化后的电极电位与平衡电位的差值称为超电位。浓差极化：离子的扩散、迁移步骤缓慢引起的电极极化。主要发生在阳极上。电化学极化：由电化学反应缓慢引起的电极极化。主要

5、发生在阴极上。9第四章电化学加工（5）金属的钝化和活化阳极钝化：在电解加工中，使金属阳极溶解过程的超电位升高和电解速度减慢的现象。金属钝化的原因，主要有成相理论和吸附理论两种。成相理论认为，金属与溶液作用后在金属表面上形成了一层紧密的极薄的膜，通常是由氧化物、氢氧化物或盐组成，从而使金属表面失去了原来具有的活泼性质，使溶解过程减慢。吸附理论认为，金属的钝化是由于金属表面形成了氧的吸附层引起的。10第四章电化学加工金属的活化：使金属钝化膜破坏的过程称为活化。引起活化的因素很多，例如：把溶液加热，通入还原性气体或加入某些活性离子等等，也可以

6、采用机械办法破坏钝化膜，电解磨削就是利用了这一原理。112、电化学加工的分类第四章电化学加工第Ⅰ类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解加工和电化学抛光等。第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工，主要有电镀、电铸等。第Ⅲ类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行加工，目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。12阳极溶解阴极沉积复合加工工艺第四章电化学加工电化学加工分类13第四章电化学加工电解液的主要作用A、作为导电介质传递电流；B、在电场的作用下进行化学反应，使阳

7、极溶解能顺利而有效地进行；C、及时把加工间隙内产生的电解产物和热量带走的任务，起到更新和冷却的作用。14NaCl电解液属于强电解质，适应范围广，价格便宜。其缺点是电解能力强，散腐蚀能力强，使得离阴极工具较远的工件表面也被电解，成型精度难于控制，复制精度差；对机床设备腐蚀性大，故适用于加工速度快而精度要求不高的工件加工。NaCl电解液的质量分数常在20%以内，一般为14%-18%，当要求高的时候可用较低的质量分数，以减少杂乱腐蚀。常用的温度为25~35°C，但加工钛合金时要在40°C以上。第四章电化学加工电解液的种类：分为中性、酸性和碱性

8、三种盐溶液。其中中性的腐蚀性较小，使用安全，应用最广。常用的电解液有NaCl、NaNO3、NaClO3三种。(二)三种常用的电解液152、NaNO3电解液NaNO3电解液是一种钝化型电解液，阳极极化曲线如图