1 不鏽鋼設備表麵的鏡麵特性及其應（yīng）用

      不（bú）鏽鋼以其優良的耐腐（fǔ）蝕性能, 很好的力學性能和加工性能及較（jiào）好的焊接性能, 廣（guǎng）泛地應用於石油化工、生物化工、精細化工、紡織、製（zhì）藥、食品（pǐn）、造紙、裝飾件製造、真空及（jí）半導體、核能行業等。在這些工業領域裏（lǐ）, 一些特殊的使用要求不鏽鋼表（biǎo）麵粗糙度達到鏡麵水平。不鏽鋼表麵的鏡麵加工所獲得的特殊性能如表1 所示（shì）[1] 。

     本文以石油化工行業作為重（chóng）要的應用背景。在化工生產過程中（zhōng）, 由於某些關鍵設備 (如聚合釜、反應罐、物料管線等) 內表麵粗糙度較高, 致使某些粘性物料、粉料等容易產生掛壁、結垢現象, 影響（xiǎng）設（shè）備傳熱效率, 嚴重者使設備（bèi）完全阻塞, 被迫停止運行, 對於某些易燃（rán）性物料, 由（yóu）於靜電集中現象, 存在易使物料產生火花爆炸的隱患。為了解決上述問題, 要求對設（shè）備內表麵進行（háng）拋光處理, 提高表麵光潔（jié）度閉。

      另外, 在石（shí）油（yóu）化工生產（chǎn）過程中使用的不鏽鋼設備, 其工作環（huán）境往往具有很強的腐蝕性,這就要（yào）求不僅在（zài）不鏽鋼的選（xuǎn）材上要因（yīn）地（dì）製宜, 而且要（yào）對不鏽鋼表麵進行鈍化處理, 提高其（qí）耐蝕性。不鏽鋼表麵的鈍化處理, 采取不同的（de）處理工藝, 其耐蝕性差異很大[3l 。本文對此進行了研究。

      對不鏽鋼表麵進行電化學拋光處理, 可顯著提高不鏽鋼（gāng）的耐蝕性能, 進一步進行鈍化處理可以（yǐ）得（dé）到最高的耐蝕性能。

      圖l 所示為304 不鏽鋼（gāng）經過機械拋光、機械拋光再鈍化處（chù）理、電化學拋光、電化學拋光再鈍化處（chù）理（lǐ）等工（gōng）藝得到的動（dòng）電位掃描極化曲線, 測量（liàng）條件為（wéi）25 % 的硫酸溶液, 電位（wèi）掃描速度為lm V 店。從極化（huà）曲（qǔ）線上可以看到, 30 4 不鏽鋼經過電化學拋光再鈍化處理（lǐ）後（hòu）耐蝕性較電化學拋光和機械拋光再鈍化（huà）處理工藝提高約二個（gè）數量級, 較機械拋光未鈍化處（chù）理提高約五個數量級。

      2 電化學拋光的特點（diǎn）和原理

      2 . 1 電化學拋光的特點（diǎn）

      上述提到的不鏽鋼設備的鏡麵（miàn）加工, 工業上通常采用機（jī）械拋光的方法, 然而對於細長管內壁( ( 中60 , ) 、線材、薄板和鋼球、彎（wān）頭、螺栓、螺母等異形零件來說, 不易或不能進行機械拋光, 這就給工業應用帶來了很大的難題[2] 。對於解決這一難題, 電化學拋（pāo）光加（jiā）工（gōng）恰恰可以發揮它的（de）優勢。下麵表2 電（diàn）化學拋（pāo）光與機械拋光的比較（jiào）可以（yǐ）用來（lái）體現電化學拋光的優勢。

      2. 2 電化學（xué）拋光的原理

      電化學拋光, 是把（bǎ）工件作為陽極, 輔助電極作為（wéi）陰極, 在專用配方的電解液中, 通過外（wài）接直流（liú）電源通電使工（gōng）件表麵（miàn）發生電化學榕解, 從而使工件表麵獲得較高的光潔度。影（yǐng）響拋光（guāng）的因素是多種多樣的, 如被拋光材料（liào）的性質、成分、狀態、電（diàn）解拋光液的成分、電解溫度、時間及其他規範。一般按照拋（pāo）光（guāng）過程分為兩（liǎng）步:

      第一（yī）步是宏觀拋光過程, 在0 . 1~0. 0 01 毫米範圍內獲得平整（zhěng）的金屬表麵。陽（yáng）極拋光過程中, 在表麵形成一層高（gāo）濃度鹽（yán）層, 即所謂薪液膜。凹凸（tū）不平表麵的粘液膜的厚度是不同的, 凸起部分的（de）粘（zhān）液膜薄, 電阻小, 電流密度比凹陷部分大: 另外表麵上凸（tū）起部位電解液離子擴散速度（dù）也比凹陷部（bù）位快, 使（shǐ）陽極溶解產物比較容易擴（kuò）散出去（qù）; 同時, 陽極凸起部位（wèi）離陰極距離近, 造成電力線集中, 促使尖端部分的薄膜破裂而急劇溶解; 另外, 表麵凸起部位吸附的陰（yīn）離子多, 容（róng）易（yì）和（hé）溶解產生的陽離子結合擴散到溶液的深處, 加速凸（tū）起部位金屬的溶（róng）解。以上這些作用, 都會引起凸起部（bù）位溶解（jiě）速（sù）度大, 凹陷部位溶解速度小, 最終導致了表麵的宏（hóng）觀整平。

      以鑫灌（guàn）瓢黯孚程, 範圍小於l 微米, 能得到光學平整的表麵（miàn）, 其不平（píng）整程度可電（diàn）化學拋（pāo）光過程, 使得金屬表麵生成固體膜, 金屬溶解速度（dù）受擴散（sàn）過（guò）程控製, 抑製了金屬表麵某些優先溶解過程, 不（bú）受晶粒各（gè）向異性或結構上分（fèn）布不連續的影響, 達到均勻溶解。

      電化學拋光是在表麵固體膜化學（xué）溶解過程與形成過（guò）程（chéng）達到平衡條件下進行的（de）。另外（wài）, 對於凸起部位（wèi）形成的固體膜缺陷多（duō）, 穩定（dìng）性差, 化學（xué）活性大。凸起部位表麵氧化膜溶解速度快, 促使金屬表麵得到微觀（guān）整平。應強調（diào）指出的是, 拋光時電解液的主導作（zuò）用不容（róng）忽視。

      例如電解液有的組分可以（yǐ）改（gǎi）善拋光效（xiào）果, 有（yǒu）的卻完全沒有拋光作用（yòng）, 象添加劑（jì）這類（lèi）組（zǔ）分隻需要少量就往往會對拋光起到決定性的影響。拋光起主要作用的（de）是（shì）化學過程, 物理因素（sù）是次要的, 隻（zhī）是化學過程的補充（chōng）。

      本文研製了一（yī）種（zhǒng）新型（xíng）電化學拋光液（yè）, 並將其用（yòng）於小口（kǒu）徑不鏽（xiù）鋼管內壁（bì）的鏡麵拋（pāo）光, 獲得成功, 其主要性能技術指標如下：

      3 電化學拋光工藝

      不鏽鋼設備由於大小、形狀和客觀條件的限製, 可采用不同的電化學拋光（guāng）工藝,但其基（jī）本工藝結構可按照圖2 所示建（jiàn）立。

      不鏽鋼（gāng）工件作為陽極（jí）, 通過導電（diàn）夾具接於直流（liú）電源的（de）正（zhèng）極, 同時與之相對的不鏽鋼或鉛（qiān）構成的板狀或棒狀陰（yīn）極接於（yú）直（zhí）流電源的負極, 陰陽極麵積比通常為2 : l 或3 : 1。不鏽鋼的（de）電化學拋光通常控製電流和（hé）溫度兩個參數, 因此電（diàn）源（yuán）可選用整流器, 一般應有加熱和控溫（wēn）係統。槽體的大小要根據拋光工件尺寸而定, 同時根據經驗拋（pāo）光液容量一般應滿足在65 ℃—95℃ 內每4 升拋光液通（tōng）過電流2 —4A。有（yǒu）時為了保證工件各部位（wèi）拋（pāo）光均勻, 需（xū）有攪拌係統,

      可以（yǐ）采用機械或壓縮空氣（qì）攪拌。當工件尺（chǐ）寸較大, 所（suǒ）需拋光電（diàn）流很大時, 在陰極會有（yǒu）大量的氫氣析出, 為了及時（shí）排氫, 應設有（yǒu）通風係統。

      4 結論（lùn）

      (1) 采用電化學拋光技術, 可使不鏽鋼設備表麵達到鏡麵水平, 具有易清洗、不粘壁、不掛（guà）料等許多（duō）優點。

      (2) 采用電化學拋光處理（lǐ）, 可使不鏽鋼設備表麵的（de）耐蝕性顯著提高, 而通過電化學拋光再鈍（dùn）化處理（lǐ）技術, 可得到（dào）最高的（de）耐蝕性能。

      (3) 在（zài）不（bú）鏽鋼表麵的電化學拋光加工中, 電（diàn）化學拋光溶液起主導作（zuò）用, 一種新研製的電化學拋光液具（jù）有優越的綜合性能。

      (4) 對於不易或不能進行機械拋光的工件或設備, 可實施電化學拋光, 其不受工件尺寸和形狀的限製; 由於不鏽鋼設備（bèi）大小、形狀和客觀條件的限製, 可以采用不同的電化學拋光工藝, 己（jǐ）對不鏽鋼細長管內壁、不鏽鋼線材（cái）和薄（báo）板、不鏽鋼鋼球（qiú）等進行了電化學拋光處理, 獲得了高表（biǎo）麵光潔度。