磷酸基钝化电解液电化学射流加工铜的材料去除机理分析

目的提高电化学射流(Jet-ECM)加工纯铜工件的加工稳定性和表面质量,并分析材料去除机理。方法采用基于磷酸基的酸性钝化电解液。该酸性钝化电解液采用磷酸为黏膜生成剂,乙醇为润湿剂,苯并三氮唑(BTA)为腐蚀抑制剂,醋酸铵和乳酸为表面氧化物去除剂。分别通过极化曲线,阻抗测试揭示磷酸溶液中黏膜层的生成机理,并通过循环伏安曲线(CV)对乙醇和BTA的反应机理进行研究。结果提高磷酸浓度有利于形成厚实的黏膜层,提高表面质量。乙醇能够提高电解液的润湿性,促进电解产物的排出。同时乙醇在Jet-ECM加工过程中具有钝化效果,提高了表面质量。腐蚀抑制剂BTA能够吸附在工件表面,形成保护膜,同时参与反应,形成Cu(Ⅰ)-BTA聚合物保护膜,通过这两种成膜机理,对铜工件表面形成有效保护。采用该酸性钝化电解液用于金属铜的Jet-ECM加工,加工后孔中心区和孔边缘区的表面粗糙度分别为14.5 nm和157 nm。相比常规NaNO_(3)电解液以及纯磷酸电解液,该新型电解液能够有效避免絮状沉淀的产生,显著提高表面质量。结论采用基于磷酸基的酸性钝化电解液,能够提高电化学射流加工纯铜工件的加工稳定性和表面质量。该研究有助于进一步揭示Jet-ECM加工中的电化学去除机理,提高无应力加工方法的加工质量和加工稳定性。

抽吸电极电解加工微小孔加工工艺研究

航空发动机中的微小孔电解加工的入口杂散腐蚀影响着零部件的疲劳强度,针对电解加工微小孔时入口形貌不理想的难题,利用抽吸电极电解加工方法,有效降低了高温合金上微小孔入口的杂散腐蚀。通过多物理场耦合模型分析了电解加工过程中的电场、流场分布情况和轮廓成型过程,与相同参数下管电极电解加工对比,同时研究加工过程中的供给流量与抽吸压力的大小对入口形貌的影响,并优化了仿真参数,进而指导加工工艺。仿真与试验结果表明:采用合适的抽吸电极结构和加工工艺参数,电解加工的入口杂散腐蚀区域可明显减小甚至消失,可以有效提高加工定域性;在其他参数不变的情况下,采用1.5 mL/min的供给流量、27 mL/min的回收流量时,加工过程稳定无短路,获得的入口形貌无杂散腐蚀。研究结果对进一步了解抽吸电极电解加工的原理以及提高高温合金小孔加工质量均具有重要意义。