天生港電廠 曹建中

    現場金相試樣的制備往往受到眾多因素的制約，如位置復雜、環境惡劣，磨制試樣非常費時費力等。若采用機械拋光，則往往沒有水源，只能以少量酒精代水，代價不小而效果卻不好，雖能磨制到4#、5#號砂紙細度，劃痕不一定全部消除，有時反而會產生金屬擾亂層，影響組織的評定。若采用經濟、快速、效果良好的電解拋光代替機械拋光，情況就會明顯改善。

    電解拋光是一種化學反應過程，如圖1所示。拋光前試樣的微觀不平整性如圖2所示。

     

                      圖1  電解拋光原理                         圖2  工件表面削平過程

    可以看到高低不平的試樣表面是如何被化學反應削平而達到拋光的目的。圖2所示的A點處電解液厚度最薄，故電阻值最低，電解時通過的電流最大，所以此處溶解最快；B點的“犧牲”速度次之，這是電解中的溶解過程。當高處被不斷削低，溶解速度逐漸變緩，并與析出金屬的速度趨于相同，達到一種電解平衡，這時基體變得相當平整，達到了拋光的目的。由于電解時溶解能力較強，故對試樣的光潔度要求不高，只要磨制到2#砂紙細度即可。

 

                     圖3  鐵合金電解拋光特性曲線                           圖4  拋光設備示意圖

    現場選用上海科藝光學儀器廠的拋光設備，但其電解拋光規范太籠統，實際運用時效果不佳。影響拋光效果的因素是多方面的，圖3是鐵合金的電解拋光特性曲線。在圖3中可以看到，電壓極低時，薄膜電阻值的變化很小，無電阻液薄膜形成；電壓略升高，雖有薄膜產生，但不穩定；電壓升高到e點始能形成穩定的薄膜，產生拋光作用；在e-e’段電壓繼續升高，其電阻值亦急劇升高，薄膜厚度增加，此時達到最佳拋光效果；若電壓繼續升高超過V'e,薄膜被擊穿，電阻反而下降，無拋光作用，反有點蝕作用。通過反復試驗，得出了電廠用鋼的最佳拋光電壓。拋光工藝的具體規范如下：

    拋光液：10%高氯酸十酒精液

    電流：0. 2A/cm2恒定

    電壓；起始12V，漸加至40V

    時間：180s

    拋光設備示意圖如圖4所示。

    拋光結束后用濕酒精棉球輕輕擦拭工件表面，即可進行腐蝕。

    值得注意的是，現場操作時一定要注意氧化層對電解拋光電流的影響，氧化層的導電性差，為此一定要去掉.陽極與試樣接觸處的氧化層。

    筆者已將電解他光工藝廣泛運用于本廠的生產中，在主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、各種大小螺栓的現場金相檢驗中取得了令人滿意的效果。此外，電解拋光對軟金屬或有色金屬、有腐蝕產物的爆破口及石墨化的鋼鐵材料的拋光有獨特的作用。不過，由于電解拋光對材料化學反應的不均勻性，對顯微偏析特別敏感，故對偏析顯著的金屬材料，如鑄鐵及作夾雜物檢驗的金屬試樣的拋光還有困難，它還不能完全替代機

械拋光。

    在圖3的曲線中可以看出，小電壓微電流具有浸蝕作用。這是因為金相組織各相之間、晶粒及晶界之間的析出電位不一致，在微電流作用下各相及晶粒與晶界的浸蝕深淺不一，從而顯示出組織形貌，這是電解拋光的下一步驟—電解浸蝕—的理論依據，目前尚待在實踐中找出理想的浸蝕規范。

電解拋光原理現在世界各界人士爭論很多，被大家公認的主要為黏膜理論。該理論主要為：工件上脫離的金屬離子與拋光液中的磷酸形成一層磷酸鹽膜吸附在工件表面，這種黏膜在凸起處較薄，凹處較厚，因凸起處電流密度高而溶解快，隨黏膜流動，凹凸不斷變化，粗糙表面逐漸被整平的過程。