1 不鏽鋼設備表麵的鏡麵特性及其應用

      不鏽鋼以其優良的耐腐蝕性能, 很好的力（lì）學性能和加工性能（néng）及（jí）較好的焊接（jiē）性能, 廣泛地應用於石油化工、生物化工、精細化工、紡織、製藥、食品、造紙、裝飾件製造、真空及半導體、核能行業等。在這些工業領（lǐng）域（yù）裏, 一些特（tè）殊的使用（yòng）要求不鏽鋼表麵粗糙度達到鏡麵水平。不鏽鋼表麵的鏡（jìng）麵加工所獲（huò）得的特殊性能如表1 所示[1] 。

     本文以石油（yóu）化工行業作為重要的應用背景。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（wù）料管線等) 內表麵粗糙度較（jiào）高, 致使（shǐ）某些粘性（xìng）物（wù）料、粉料等容易產（chǎn）生掛壁、結垢現象, 影響（xiǎng）設備傳熱效率, 嚴重者使設備完全（quán）阻塞, 被迫停止運行（háng）, 對於某些易燃性物料, 由於（yú）靜電集中現象, 存在易使（shǐ）物料產生火花爆（bào）炸的隱患。為了解（jiě）決上述問題, 要求對設備內表麵進行拋（pāo）光處理, 提高表麵光潔度閉。

      另外, 在石油化工生產過程中使用的不鏽鋼設備, 其工（gōng）作環境往往具有很強的腐蝕性,這就要求（qiú）不（bú）僅在不鏽鋼的選材上要因地製宜, 而（ér）且要對不鏽鋼（gāng）表麵進行鈍化處理, 提高其耐蝕性。不鏽鋼表（biǎo）麵的鈍化處理, 采取不（bú）同的（de）處理（lǐ）工藝, 其耐蝕性差異（yì）很大[3l 。本文對此進行了研究。

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

      圖l 所示為304 不（bú）鏽（xiù）鋼經過機械拋光（guāng）、機械拋光（guāng）再鈍化處理（lǐ）、電化學拋光、電化學拋光再鈍化處理等工藝（yì）得（dé）到的動電位掃描極化曲線, 測量（liàng）條件為（wéi）25 % 的硫酸（suān）溶液, 電位掃描速度為lm V 店。從極化曲線上可以看到, 30 4 不鏽（xiù）鋼經過電化（huà）學拋光再鈍（dùn）化處理後耐蝕性較電化學拋（pāo）光和機械拋（pāo）光再鈍化處理工（gōng）藝提高約二個數量級, 較機械拋光未鈍化處理提高約五個數量級。

      2 電化學拋光的特點和原理

      2 . 1 電化（huà）學拋光的特點

      上述提到的不鏽鋼設備的鏡麵加工, 工業上通常采（cǎi）用機械拋光的方法, 然而對於細長管內（nèi）壁( ( 中60 , ) 、線材、薄板和鋼球、彎頭、螺栓、螺母等異形零件來說, 不易或不能進行機械（xiè）拋光, 這就給工（gōng）業應用帶來了很大的難題[2] 。對於解決（jué）這一難題, 電化（huà）學拋光加工恰（qià）恰可以發揮它的優勢。下麵表2 電化學拋光與（yǔ）機械拋（pāo）光的比較（jiào）可以用來體現電化學拋光的優勢。

      2. 2 電化學拋（pāo）光的原理

      電化學拋光, 是把工件作為陽極, 輔助電極作為陰（yīn）極（jí）, 在專用配方的電解液中, 通（tōng）過外接直流電源通電（diàn）使工件表麵（miàn）發生電化學榕解, 從而使工件表麵獲得較高的光潔度。影響拋光的因素是多種多樣的, 如被（bèi）拋光材料的性質、成分、狀態（tài）、電解拋光液的成分、電解溫（wēn）度、時間及其他規範。一般按照拋光過程分為兩步:

      第一步是宏觀拋光過程, 在0 . 1~0. 0 01 毫米（mǐ）範圍內獲得平整的金（jīn）屬表麵。陽極拋光過程中, 在表麵形成（chéng）一層高濃度鹽層（céng）, 即所謂薪液膜。凹凸不平表麵的粘液膜的（de）厚度是不同的, 凸（tū）起（qǐ）部（bù）分的粘液膜薄, 電阻小, 電（diàn）流密度比凹陷部分大: 另外表（biǎo）麵上凸起部位電解液（yè）離（lí）子擴散速度也比凹陷部位快, 使陽極溶（róng）解產物比較容易擴散出去; 同時, 陽極凸起部位離陰極距離近, 造成電力線集中, 促使尖（jiān）端部分的薄膜破裂（liè）而急劇溶（róng）解; 另外（wài）, 表麵凸起部位（wèi）吸（xī）附的陰離子（zǐ）多, 容易和（hé）溶解產生的陽離子結合擴散（sàn）到溶液的深處, 加速凸起部（bù）位金屬的溶解。以上這些作用, 都會引起凸起部位溶（róng）解速度大, 凹陷部位溶解速度小, 最終導致了表麵的宏觀整平。

      以鑫灌瓢黯孚程, 範圍小於l 微米, 能得到光學平整的表（biǎo）麵, 其不平整程度可電化學（xué）拋光過程, 使得金屬表麵生成固體膜（mó）, 金屬溶解速度受擴散過程控製, 抑製了金屬表麵某些優先溶解過程, 不受晶粒各（gè）向異性（xìng）或結構上分布不連續的影響, 達到均勻溶解。

      電（diàn）化學拋光是在表麵固體膜化學（xué）溶解過程與形（xíng）成過程（chéng）達到平衡條件下進行的。另外, 對於凸起部位形成的（de）固體膜缺陷多, 穩（wěn）定（dìng）性差, 化學活性大。凸起（qǐ）部位表麵氧化膜溶解速度快, 促使金屬表麵得到微觀整（zhěng）平。應（yīng）強調指出（chū）的是, 拋光時電解（jiě）液的主導作用不容（róng）忽視。

      例如電解液有的組分可以改善拋光效果, 有的卻完全沒有拋光作用, 象添加劑這類組分隻（zhī）需要少量就往往會對拋光起到決定性的影響。拋光起主要作用的是化學過程, 物理因素是次要的, 隻是化學過程的補充。

      本文研製了一種新型電化學（xué）拋光液, 並將其用於小口徑不鏽鋼管內壁的鏡麵拋光, 獲得成功, 其主要性能技術（shù）指標如（rú）下：

      3 電化學拋光（guāng）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（diàn）化（huà）學拋光工藝,但其基本工藝結（jié）構可（kě）按照圖2 所示建立。

      不鏽鋼（gāng）工件作（zuò）為陽極, 通過導電夾具接於直流電源的（de）正極, 同時與之相對的（de）不鏽鋼或鉛構成的板狀或棒（bàng）狀陰極接於直流（liú）電源的負（fù）極, 陰陽極麵積比通常為2 : l 或（huò）3 : 1。不鏽鋼的電化學拋光通常控製電流和溫度兩個參數, 因此電源可選用整流（liú）器, 一般應（yīng）有加（jiā）熱和（hé）控溫係統。槽體的（de）大小要根據拋光（guāng）工件尺寸而定, 同時根（gēn）據經驗拋光液容量（liàng）一般應滿足在65 ℃—95℃ 內每4 升拋光液通過（guò）電流2 —4A。有（yǒu）時為了保證工件各部位拋光均勻（yún）, 需有攪拌係統,

      可以采用機械或壓縮空氣攪拌（bàn）。當工（gōng）件尺寸較大, 所需拋光電流很大時, 在陰（yīn）極會有大量的（de）氫氣析出, 為（wéi）了（le）及時排氫, 應設有（yǒu）通風係統。

      4 結論

      (1) 采用（yòng）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（bú）掛料等許多優點。

      (2) 采用電（diàn）化學拋光處理, 可使不（bú）鏽鋼設備表麵（miàn）的耐蝕性顯著提高（gāo）, 而通過電化學拋光再（zài）鈍化處（chù）理技術, 可得到最高的耐蝕性能（néng）。

      (3) 在不鏽鋼表麵的電化學（xué）拋光加工中（zhōng）, 電化學拋光（guāng）溶液起主導作用, 一種新研（yán）製的電化學拋光液（yè）具有優越的綜（zōng）合性能。

      (4) 對於不易或（huò）不（bú）能進行機械拋光（guāng）的工（gōng）件或（huò）設（shè）備, 可實施電化學拋光, 其不（bú）受工件尺寸和形狀的限製; 由於不（bú）鏽鋼設備（bèi）大小、形狀和客觀條（tiáo）件的限製, 可以（yǐ）采用不同的電化學拋光工藝, 己對不鏽鋼（gāng）細長管內壁（bì）、不鏽鋼線材和（hé）薄板、不鏽鋼鋼球等進行了（le）電化學拋（pāo）光處理, 獲得了（le）高表麵光潔度。