电化学加工
电 化 学 加 工
电 化 学 加 工
2、电解加工的特点
（１） 加工范围广 不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可 加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金 属材料，如淬火钢、钛合金、硬质合金、不 锈钢、耐热合金， 可加工叶片、花键孔、炮管膛线、锻模等各 种复杂的三维型面，以及薄壁、异形零件等
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图中的细竖线表示通过阳极（工件）和阴极（工具）间的电 流。竖线的疏密程度表示电流密度的大小 加工开始时，工件阳极与工具阴极的形状不同，工件表面上 的各点至工具表面的距离不等，因而各点的电流密度不等。 阳极与阴极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的 流速也较高，阳极溶解的速度也就较快，而距离较远的地方 ，电流密度就小，阳极溶解就慢。由于工具相对工件不断进 给，工件表面上各点就以不同的溶解速度进行溶解，电解产 物不断被电解液冲走，直至工件表面形成与工具表面基本相 似的形状为止。
电解液可分：
中性盐溶液
腐蚀性小，使用时较安全，应用最普遍 最常用的有
NaCl：使用广泛、加工便宜、货源充足、复制精度差 NaNO3：钝化型电解液，成形精度高、腐蚀性小、安全、 价格便宜、电流效率低、生产效率低，有消耗 NaClO3：加工精度高、生产效率高、价格昂贵、强氧化 剂
极化后产生超电位
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5、金属钝化和活化
钝化：
金属阳极溶解过程超电位升高，电解速度减
慢，直至形成稳定状态不溶解 钝化形成钝化膜
活化：
破坏金属钝化膜
方法：
加入还原性气体或活性离子 机械方法破坏钝化膜
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6. 电 化 学 分 类
第二节
电解加工
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二、电解加工时的电极反应
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（一）钢在NaCl水溶液中电解加 工的电极反应
① 阳极反应 Fe—2e Fe+2 Fe—3e Fe+3 4OH-—4e O2↑+2H2O 2CL-—2e CL2 ↑ Fe+2+2OHFe（OH）2↓ （墨绿色的絮状物 ） 4Fe（OH）2+2H2O+O2 4Fe（OH）3↓（黄褐色沉 淀）
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三、电解液
作用：
导电介质 在电场作用下发生电化学反应 冲走电解产物、带走热量
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（一）对电解液要求 1、足够的蚀除速度
2、较高的加工精度和表面质量
3、阳极反应最终产物为不溶性化合物 4、绿色环保
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（二）常用电解液
加工时，工件接电源正极（阳极），按一定形状要 求制成的工具接负极（阴极），工具电极向工件 缓慢进给，并使两极之间保持较小的间隙（通常 为0.02～0.7mm），利用电解液泵在间隙中间通以 高速（5～50m/s）流动的电解液。 在工件与工具之间施加一定电压，阳极工件的金属 被逐渐电解蚀除，电解产物被电解液带走，直至 工件表面形成与工具表面基本相似的形状为止。
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第一节 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、电 铸加工两 大类
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1. 原理
利用金属在电解液中产生阳
极溶解的电化学原理对工件
进行成形加工的一种方法；
电 化 、电解质溶液
电解质：溶于水能导电的介质 电解液：电解质溶于水形成的溶液
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（４）加工过程中工具电极理论上无损耗，可 长期使用。
因为工具阴极材料本身不参与电极反应，其表面仅
产生析氢反应，同时工具材料又是抗腐蚀性良好的 不锈钢或黄铜等，所以除产生火花短路等特殊情况 外，工具阴极基本上没有损耗。
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（５）加工生产率高
约为电火花加工的5～10倍以上，在某些情况下比
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3、电极电位
金属和盐溶液之间的电位差 外加电源作用后：
电子向阳极移动并被抽走，加速阳极金属正
离子溶入电解液而腐蚀 电解液中正离子向阴极移动，外电源供给电 子加速阴极反应
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4、电极极化
极化：
有电流通过时，电极电位平衡状态被破坏，
阳极的电极电位向正移、阴极的电极电位向 负移
电 化 学 加 工
一、电解加工的过程及其特点
1、过程
电解加工（electrochemical
machining， ECM）是利用金属在电解液中发生阳极溶解反 应而去除工件上多余的材料、将零件加工成 形的一种方法。
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1-直流电源 2-工具阴极 3-工件阳极 4-电解液泵 5-电解液
切削加工的生产率还高。 且加工生产率不直接受加工质量的限制，故一般适 宜于大批量零件的加工。
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电解加工缺点：
① 电解加工影响因素多，技术难度高，不易 实现稳定加工和保证较高的加工精度。 ② 工具电极的设计、制造和修正较麻烦，因 而很难适用于单件生产。 ③ 电解加工设备投资较高，占地面积较大。 ④ 电解液对设备、工装有腐蚀作用，电解产 物的处理和回收困难。
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②
阴极反应 按可能性为 2H++2e H 2↑ Na++e Na↓
按照电极反应的基本原理，电极电位最正的
粒子将首先在阴极反应。因此，在阴极上只 会析出氢气，而不可能沉淀出钠。
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电解加工过程中，由于水的分解消耗，
电解液的浓度逐渐变大，而电解液中的 Cl-和Na+仅起导电作用，本身并不消耗， 因此对于NaCl电解液，只要过滤干净， 适当添加水分，就可长期使用。 工具也可长期使用。
（２）能以简单的进给运动一次加工出
形状复杂的型面和型腔，进给速度可快 达0.3～15mm/min。
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（３）表面质量好
加工中无切削力和切削热的作用，所以不产生由此
引起的变形和残余应力、加工硬化、毛刺、飞边、 刀痕等，可以达到较低的表面粗糙度（Ra1.25～ 0.2μm）和±0.1mm左右的平均加工精度。电解微 细加工钢材的精度可达±10～70μm。 适合于加工易变形或薄壁零件。
