1、電化學加工(ji gng) 摘要(zhiyo)：電化學進行加工的各種方法的研究。電化學加工是通過化學反應去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料等的特種加工。近幾十年來，借助高新科學技術(shù)，在精密電鑄、復合電解加工、電化學微細加工等發(fā)展(fzhn)較快。目前電化學加工已成為一種不可缺少的微細加工方法，并在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。關(guān)鍵詞:電化學加工、微細加工、 一、 電化學加工的發(fā)展歷程 早在1834年法拉利發(fā)現(xiàn)了電化學作用原理，后又開發(fā)出如:電鍍，電鑄，點解加工等化學方法，并在工業(yè)上得到廣泛的應用。 中國在20世紀50年代就開始應用電解加工方法對炮膛進行加工，現(xiàn)已廣泛應用于航空發(fā)動機的葉片，筒形零件、

2、花鍵孔、內(nèi)齒輪、模具、閥片等異形零件的加工。近年來出現(xiàn)的重復加工精度較高的一些電解液以及混氣電解加工工藝,大大提高了電解加工的成型精度,簡化了工具陰極的設(shè)計，促進了電解加工工藝的進一步發(fā)展。利用電化學反應對金屬材料進行加工的方法。與機械加工相比，電化學加工不受材料硬度、韌性的限制，已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。常用的電化學加工有電解加工、電磨削、電化學拋光、電鍍、電刻蝕和電解冶煉等。電化學加工的基本原理是用兩片金屬作為電電極，通電并浸入電解溶液中，形成通路。導線和溶液中均有電流通過。但是金屬導線和電解溶液是兩類性質(zhì)不同的導體，前者是靠自由電子在外電場大的作用下沿一定方向移動導電的：后者是靠溶液中正、負

3、離子移動而導電的，是離子導體。當上述兩類導體形成通路時，在金屬片和溶液的界面上產(chǎn)生交換電子的反應，機電化學反應。二、電化學加工的基本原理和特點 基本原理：電化學加工的基本原理是用兩片金屬作為電極，通電并浸入電解溶液中，形成通路。導線和溶液中均有電流通過。但是金屬導線和電解溶液是兩類性質(zhì)不同的導體，前者是靠自由電子在外電場大的作用下沿一定方向移動導電的：后者是靠溶液中正、負離子移動而導電的，是離子導體。當上述兩類導體形成通路時，在金屬片和溶液的界面上產(chǎn)生交換電子的反應，機電化學反應。 特點：電化學加工的最大優(yōu)點是可以(ky)用來加工復雜的三維曲面，而且不會留下來條紋痕跡。采用不銹鋼制造的陰極工具

4、，可以把很多初步形成的零件加工到具有極高的外形尺寸要求。電化學加工的特點是：1、可對任何金屬材料進行形狀，尺寸和表面的加工(ji gng)。加工高溫合金，鈦合金，淬硬鋼，硬質(zhì)合金等難加工金屬材料時，有點更加突出。2、加工(ji gng)無機械切削力和切削熱的作用，因此加工后表面無冷硬層，殘余應力。3、無毛刺加工。4、工具和工件不接觸，工具無磨損。5、加工可以在大面積上同時進行，也無需劃分粗，精加工，具有較高的生產(chǎn)率。6、電化學作用的產(chǎn)物（氣體和廢液）對環(huán)境有污染，對設(shè)備也有腐蝕。三、電化學加工的工藝類型電化學加工按其作用原理課分為三大類。第一類是利用電化學陽極溶解來進行加工，主要有點解加工，電

5、鍍拋光等；第二類是利用電化學陰極沉積，涂覆進行加工，主要有電鍍，涂鍍，電鑄等；第三類是利用電化學加工與其他加工方法復合加工工藝，目前主要有電化學加工與機械加工相結(jié)合 ，如電解磨削，電化學陽極機械加工。四、電化學加工設(shè)備 1958年美國阿諾卡特公司首先研制出世界第一臺電解加工機床，用于葉片加工。此后，日本和西方各國相繼研究和生產(chǎn)了多種電解加工機床，使這一工藝得到日益廣泛的應用。中國電解加工工藝始于60年代初，首先用于航空工業(yè)中加工葉片，兵器工業(yè)加工大炮膛線，后來推廣到其他民用工業(yè)，如汽車、拖拉機制造業(yè)加工鍛模，汽輪機制造業(yè)加工整體葉輪，還用于花鍵、異形孔的加工。工件和陰極分別接在直流電源的正負極

6、。電解液由液泵經(jīng)管路高速通過工件和陰極之間狹小的間隙。通電后工件發(fā)生電化學陽極溶解，當陽極均勻進給時，工件就可按照陰極的形狀不斷溶解，形成和陰極相反的型面和型腔。由此可見，電解加工的工藝設(shè)備包括三部分：電解加工機床、直流電源、電解液系統(tǒng)。對于電解加工機床的基本要求是進給速度均勻穩(wěn)定、足夠的剛性和必要的抗蝕性、排氣措施。對于直流電源的要求是：高的穩(wěn)壓精度和迅速、可靠的短路保護裝置。這是因為電解加工時電流很大，電極間隙小，為了保證加工精度和避免燒損短路，應該重視上述兩項指標。對于電解液系統(tǒng)則要求供液穩(wěn)定，并具有處理電解產(chǎn)物的能力。五、電化學加工(ji gng)技術(shù) 1.微細電化學加工(ji gng

7、)技術(shù)。微細加工在許多工業(yè)領(lǐng)域中有著重要而廣闊的應用前景，是當今最為活躍(huyu)的研究領(lǐng)域之一。微細加工技術(shù)源于半導體集成電路制造工藝，但發(fā)展至今其內(nèi)涵已經(jīng)大大拓寬，不局限于IC工藝中的硅片刻蝕技術(shù)，LIGA、LIGALIKE、微細電加工、微細束流加工及微細切削等多種加工技術(shù)已經(jīng)成為微細加工技術(shù)中的重要組成部分。南京航夸航天大學機電學院的朱荻，王明環(huán)，明平美，張朝陽開展了微細電化學加工技術(shù)的試驗研究工作，內(nèi)容包括微細電鑄和微細電解加工討論了微細電化學加工的工藝特點和主要技術(shù)步驟針對若干典型微結(jié)構(gòu)，提出了相應的微細電化學加工方法和技術(shù)方案。朱荻等研究人員從微細電鑄和微細電解加工兩個方面研究了

8、微細電化學加工技術(shù)。首先是微細電鑄。電鑄是LIGA技術(shù)中一個重要的不可替代的組成部分朱荻等幾位專家采取與LIGA技術(shù)類似的過程，進行了微小零件制造的研究主要工藝步驟包括采用不銹鋼片作為基底材料，在其上均勻涂覆感光膠，然后進行曝光和蝕刻等步驟，在金屬基底上形成帶有特定圖案的感光膠層將帶有圖案膠層的金屬模版放人電鑄槽內(nèi)進行電沉積，金屬離子在模版上襯底材料裸露處沉積，直至將其填滿；然后將金屬沉積物和感光膠層分離，得到的金屬結(jié)構(gòu)就是所需的微細零件采用該方法制備的微型銅齒輪在微細電鑄過程中，同時采用了高頻脈沖電流和高速沖液的方法，使電沉積在電化學極化度較高的情況下進行，從而細化了晶粒，獲得了致密的金屬沉

9、積層另外，還試驗了壓力正負交變等措施，利用較強的壓力擾動，及時排除陰極上的吸附氣泡，消除了陰極吸附氣泡造成的針孑L和麻點等問題采取了低應力工作液，并對過程參數(shù)進行優(yōu)化，控制了沉積應力，避免了變形在微細電解加工方面。在脈沖電解加工的基礎(chǔ)上，采取工具往復運動方式，在加工周期中，先施加一個對刀電壓，工具電極進給至工件陽極，進行零位對刀；然后工具電極回退，使間隙至所需要的數(shù)值，施加相對較高的加工電壓進行加工；加工后切斷加工電壓，工具電極回退到較大間隙，進行充分的電解液沖刷以排出加工產(chǎn)物同時采用超短脈寬脈沖電流，以提高加工的定域性，利于微細加工并將超短脈沖電流、低濃度電解液及加工間隙的實時檢測和調(diào)整等技

10、術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)微米級精度的加工。2、電化學去毛刺(moc)電化學去毛刺是一種先進的去毛刺技術(shù)，是電化學加工技術(shù)中發(fā)展較快、應用較廣的一項新工藝。作為電化學加工一種特殊的應用形式，它對加工工件無機械作用力，容易實現(xiàn)自動化或半自動化，適合去除高硬度、高韌性金屬零件的毛刺，可以在工件的特定部位進行限定加工。對于手工難以處理(chl)、可達性差的復雜內(nèi)腔部位，尤其是交叉孔相貫線的毛刺，利用電化學去毛刺有著明顯的優(yōu)勢。電化學去毛刺對加工棱邊可取得較高的邊緣均一性和良好的表面質(zhì)量，具有去除毛刺效果好、安全可靠、高效等優(yōu)點，一般情況和傳統(tǒng)工藝相比，效率可提高10倍以上。所以為了獲得高質(zhì)量的齒輪，應用電化學光整

11、加工工藝對齒輪齒面進行光整加工去除毛刺的基礎(chǔ)研究,對于提高我國機械制造業(yè)在國際上的競爭力,促進我國經(jīng)濟的發(fā)展,有著重要的意義。零件與直流電源的正極(zhngj)相連,稱為陽極,而由黃銅制作的管狀工具與電源負極相連,稱為陰極,其外表面涂絕緣層,兩極之間保持一定的間隙讓循環(huán)的電解液從間隙中通過.當陽極和陰極浸入溶液并通入直流電后,在直流電場作用下,隨著陽極的溶解,在工件表面上形成一層電阻較大而電導率較小的粘性液膜,亦稱鈍化膜,覆蓋在工件表面的低凹處,使該處的工件表面不受或少受電化學溶解腐蝕,而銳邊毛刺部位由于突出在工件表面,受電場、溫度場及流場作用的影響,加速了離子的擴散與遷移過程,此處難以形成鈍

12、化膜,且突出的毛刺部位的電流密度很大,毛刺很快被溶解,迅速形成圓角,調(diào)整加工時間可控制圓角R小于四分之一。六、結(jié)束語電化學加工概念已被成功地應用在微小零件的加工中，目前已經(jīng)有基于電化學掃描探針顯微鏡進行的電解微細加工技術(shù)EFAB制作技術(shù)、刻蝕劑層技術(shù)（CELT）、超微細電極電化學加工技術(shù)等多種微細電化學技術(shù)的成功應用，它還可以(ky)應用于微細零件的光整加工中，并已取得了非常好的工藝效果。但微細電化學加工還有很多關(guān)鍵技術(shù)需要改進如工具結(jié)構(gòu)、控制技術(shù)、電解液流動、雜散腐蝕等。著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，相信微細電化學加工技術(shù)會越來越成熟，其在微細加工領(lǐng)域中也會發(fā)揮越來越重要的作用。七、參考文獻 1.王建業(yè)，徐家文.電解加工原理及應用M:北京(bi jn)J國防工業(yè)出版社，20012.章成軍.電解加工原理及應用J:現(xiàn)代(xindi)車用動力，2003.3.朱荻.國外電解加工的研究進展J:電加工