（2）电解磨削与普通电解的比较 相同点——阳极溶解机理相同。
不同点——阳极钝化膜的去除原理不同。
电解磨削中，阳极钝化膜的去除是靠磨轮的机械加 工去除的，电解液腐蚀力较弱； 一般电解加工中的阳极钝化膜的去除，是靠高电流 密度去破坏（不断溶解）或靠活性离子（如氯离 子）进行活化，再由高速流动的电解液冲刷带走 的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（3）与机械磨削的比较
①加工范围广，加工效率高。
②加工精度和表面质量高。 ③砂轮的磨损量小。 ④ 但 电 解 磨 削 的机床 、夹具等需采取防蚀防锈措 施，还需增加吸气、排气装置；而且需要直流电源、 电解液过滤、循环装置等附属设备；此外，加工刀具
刃口不易磨得非常锋利。
（4）电解磨削特点
－ ＋
5 4
(a)
(b)
（a）
（b ） 电解磨削示意图
（c）
附加内容：电铸加工 1、电铸加工原理及特点


（1）成型原理
与电镀原理相似，电铸成型是利用电化学过程中的 阴极沉积现象来进行成型加工的，即在原模上通过电化 学方法沉积金属，然后分离以制造或复制金属制品。 但电铸与电镀又有不同之处，电镀时要求得到与 基体结合牢固的金属镀层，以达到防护、装饰等目的。 而电铸则要电铸层与原模分离，其厚度也远大于电镀 层。
2.3电解加工和电解磨削
2.3 电解加工和电解磨削
主要内容
2.3.1 电解加工的基本原理与规律 2.3.2 电解加工的特点及应用 2.3.3 电解磨削的基本原理
2.3.4 电解磨削的特点及应用
2.3.1 电解加工的基本原理与规律
1、基本原理 电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解” 来将工件成型的。
• 平衡间隙：
端面平衡间隙△b指 在电解加工中，加 工过程达到稳定 时，两极之间的间 隙。
2.3.2 电解加工的特点及应用
1、优点 电解加工与其他加工方法相比较，它具有下列特点: 1）加工范围广，能加工各种硬度和强度的材料。只要是金 属，不管其硬度和强度多大，都可加工。 2 ）生产率高，约为电火花加工的 5 ～ 10 倍，在某些情况 下，比切削加工的生产率还高，且加工生产率不直接受加 工精度和表面粗糙度的限制。 3）表面质量好，电解加工无切削力和切削热，不产生残余 应力和热变形，又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常情况 下，表面粗糙度Ra可达0.2～1.25 μm。 4）阴极工具在理论上不损耗，基本上可长期使用。 5）不需要复杂的成型运动就可以加工复杂的空间曲面，且 不会像传统机械加工那样，留下条纹痕迹。

金属的活化：使金属钝化膜破坏的过程称为活化。 引起活化的因素很多，例如：把溶液加热，通入还原
性气体或加入某些活性离子等等，也可以采用机械办法破 坏钝化膜，电解磨削就是利用了这一原理。
例： NaCl电解液
NaCl电解液的特点：
易溶解、电离度高→导电性好 含有活化Cl-离子→钝化膜小 适应面广、价廉 杂散腐蚀严重，复制精度差
高，具有良好的导电性能，十分有利于电加工。
电铸时，金属沉积速度缓慢，制造周期 长。如电铸镍，一般需要一周左右。 电铸层厚度不易均匀，且厚度较薄，仅为 4～8 mm左右。电铸层一般都具有较大的 应力，所以大型电铸件变形显著，且不易 承受大的冲击载荷。这样，就使电铸成型 的应用受到一定的限制。
2、电铸设备
为了降低电铸液的浓差极化，加大电流 密度，减少加工时间，提高生产速度，最 好在阴极运动的同时加速溶液的搅拌。搅 拌的方法有循环过滤法、超声波或机械搅 拌等。循环过滤法不仅可以使溶液搅拌， 而且在溶液不断反复流动时进行过滤。 （4）恒温控制系统
电铸时间很长，所以必须设置恒温控制设备。它包括加热 设备（加热玻璃管、电炉等）和冷却设备（冷水或冷冻机 等）。
电解加工中常用的电解液有 NaCl 、 NaNO3 和 NaClO3 三种溶 液。下面仅介绍用 10%~20% 的氯化钠水溶液作电解液加工低 碳钢时的主要化学反应：
水溶液
H2 O
H++OH-
工件阳极反应
Fe –2e Fe+² Fe+² + 2OHFe(OH)2
4Fe（OH）2+2H2O+O2
(8)珩磨；
(9)切断。
22
4.3 电解磨削
1、加工原理及特点 （1） 加工原理 电解磨削是电解加工 的一种特殊形式，是靠 金 属 的 溶 解 ( 占 95% ～ 98%)和机械磨削(占2%～ 5%) 的综合作用来实现加 工的。
电流从工件3通过电解液5而流 向磨轮，形成通路，于是工件 ( 阳 极 ) 表面的金属在电流和电解液的
等，间隙小处电流密度大，阳
极金属去除速度快；而间隙大 处电流密度小，去除速度慢。 随着工件表面金属材料的不断 溶解，工具阴极不断地向工件 进给，溶解的电解产物不断地 被电解液冲走，工件表面逐渐 被加工成接近于工具电极的形 状，直至将工具的形状复制到 工件上。
2 电解液
电解质：溶于水后能导电的物质 电解质溶液：电解质+水，简称电解液 电解质电离：如，离子型晶体NaCl
4、电解加工的三个条件 （1）工具与工件之间接上直流电源； （2）工具与工件之间保持较小的间隙； （3）工具与工件之间注入高速流动的电解液。
5、电解加工的应用
目前电化学加工主要用于：
(1)复杂三维曲面的端面和外圆加工； (2)刻模，特别是深窄的槽和孔； (3)靠模加工和特殊形状仿形； (4)多孔加工； (5)拉孔； (6)去毛刺； (7)磨削；

图4-49 电铸原理图
1-电镀槽；2-阳极；3-直流电源；
4-电镀层；5-原模（阴极）；6-搅拌器； 7-电铸液；8-过滤器；9-泵；10—加热器

电铸原理如图4-49所示，在直流电源的作用下，金属盐溶液 中的金属离子在阴极获得电子而沉积在阴极原模的表面。阳极的 金属原子失去电子而成为正离子，源源不断地补充到电铸液中， 使溶液中的金属离子浓度保持基本不变。当母模上的电铸层达到 所需的厚度时取出，将电铸层与型芯分离，即可获得型面与型芯 凹、凸相反的电铸模具型腔零件的成型表面。
（1）电流密度对生产率的影响 法拉第电解规律：
电解时电极上溶解或析出物质的量（质量或是体积）与电解电流大小 和电解时间成正比，亦与电量成正比。
蚀除速度：蚀除速度与电流密度成正比，电流速 度越高，生产率也越高。平均电流速度为 10~100A/cm2。当电解液流速较高时，可以选用较 高的电流密度。 电流密度越高，生产率越高，但在增加电流密度的 同时，电压也随着增高，因此应以不击穿加工间隙、 引起火花放电、造成局部短路为度。 实际的电流强度取决与电源电压、电极间隙、及电解 液的导电率。
2、主要缺点和局限性
1）不能加工非导电材料，较难加工窄缝、小孔及尖角。 2）复杂加工表面的电极工具的设计和修正比较麻烦，不 利于单件小批量生产。 3）电解加工的附局设备较多，占地面积较大，机床要有 足够的刚性和防腐性能，造价高。 4）电解产物需进行妥善处理，否则将污染环境。
3、电解加工的选用原则 适用于难加工材料的加工； 适用于相对复杂形状零件的加工； 适用于批量大的零件加工。 一般认为，三原则均满足时，相对而言选择电解加 工比较合理。
电位升高和电解速度减慢的现象。 金属钝化的原因，主要有成相理论和吸附理论两种。 成相理论认为，金属与溶液作用后在金属表面上形成 了一层紧密的极薄的膜，通常是由氧化物、氢氧化物或盐
组成，从而使金属表面失去了原来具有的活泼性质，使溶
解过程减慢。 吸附理论认为，金属的钝化是由于金属表面形成了氧 的吸附层引起的。

3、电铸加工的工艺过程及要点
电铸设备主要包括电铸槽、直流电源、搅拌和循环过滤系统、恒温控制 系统等。


（1） 电铸槽
电铸槽材料的选取以不与电解液作用引起腐蚀为原则。一 般用钢板焊接，内衬铅板或聚氯乙烯薄板等。

（2） 直流电源
电铸采用低电压大电流的直流电源。常用硅整流，电压为 6～12 V左右，并可调。



（3）搅拌和循环过滤系统
作用下发生电解作用(电化学腐
蚀 ) ，被氧化成为一层极薄的氧化 物或氢氧化物薄膜 4 ，一般称它为 阳极薄膜。但刚形成的阳极薄膜迅 速被导电砂轮中的磨料刮除，在阳 极工件上又露出新的金属表面并被 继续电解。这样，由电解作用和刮
除薄膜的磨削作用交替进行，使工
件连续地被加工，直至达到一定的 尺寸精度和表面粗糙度。
（2）特点
能准确、精密地复制复杂型面和细微纹路，表面粗糙 度Ra可达0.1 μm，一般不需抛光即可使用。 原模材料不限于金属，可以是石膏、石蜡和环氧树脂 等，有时还可用制品零件直接作为母模。 表面硬度可达 35 ～ 50HRC ，所以电铸型腔使用寿命
长。
电铸可获得高纯度的金属制品，如电铸铜，它纯度
• （2）加工间隙对生产率的影响
一般来说，加工间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度越大，蚀除 速度也就越高。 蚀除速度 Va 与电极间隙 △ 成反比： Va=C/△。 其中 C 称之为双曲线常 数。
但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流动 受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短路，反而使 生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的流速和 压力。
NaCl → Na+ + Cl 强电解质：在水中100%电离 强酸、强碱、大多数盐类 弱电解质：仅有一部分电离
氨(NH3) 、醋酸(CH3COOH)
2 电解液
中性：NaCl，NaNO3，NaClNO3 酸性：HCl，HNO3，H2SO4 碱性： NaOH，KOH
3 电解液及其特性
1）电解液的作用
2、电解磨削的应用
电解磨削广泛应用于平面磨削、成型磨削和内外圆磨削。下 图（a）、（b）分别为立式平面磨削、卧式平面磨削的示意 图。图（c）为电解成型磨削示意图，其磨削原理是将导电磨 轮的外圆圆周按需要的形状进行预先成型，然后进行电解磨 削。 2