摘要：本机床与工件的腐蚀是影响电化学光整加工技术能否成功推广及应用的因素之一。本文针对机床及工件的腐蚀机理设计了防腐的措施，并通过试验确定了两种能较好地防止机床腐蚀的防腐剂及其浓度。同时，还研究了防腐剂对电解液导电性能的影响，确定了较优的防腐剂及其浓度。研究结果有助于电化学加工技术的推广应用。关键词：电化学加工, 电解液，防腐剂，伏安特性。 引言 随着电化学加工技术的不断成熟与发展，其应用领域进一步拓宽，并得到了国内外的广泛关注。目前电化学加工所采用的电解液一般都是中性盐溶液,在加工的过程中以及加工后都会对铁基质的工件或者机床产生不同程度的腐蚀，限制了电化学加工技术的发展。因此，必须很好地解决腐蚀问题，才能扩展电化学加工技术的应用领域。电化学加工机床和工件的腐蚀 电解液是电化学加工中一种的关键工艺因素之一。实践证明，合理地选择电解质及其浓度，对于改善工件表面的质量、提高生产效率、降低生产成本等具有重要的意义。但很多情况下电解液也都会产生负面影响，例如对机床及工件产生的腐蚀，就是其中之一。 对于机床而言，长时间的腐蚀积累，会导致机床加工精度的降低，甚至报废，大大缩短了机床的使用寿命。 电解液对机床的危害主要体现在以下几个方面： ①电解液会冲掉机床上的润滑油以及轴承的润滑油脂，对机床的润滑起到阻碍作用。 ②电解液中的水会腐蚀金属表面。 ③电解液可渗入夹具和机床工作台定位螺钉、夹紧螺栓的螺纹之间，可能在相互接触的不同金属之间产生电化学反应，从而引起生锈、轻微的腐蚀和电蚀，在电化学加工过程中这种电蚀尤为明显。 对于工件，在加工过程中一般会产生晶界腐蚀。 研究与实践表明，以下因素对晶界腐蚀有重要影响： ①电解液成分与浓度，例如，NaCl电解液容易产生晶界腐蚀，而电解液成分相同，浓度越高越容易产生晶界腐蚀； ②电流密度，晶界腐蚀经常发生在低的电流密度条件下，电流密度越高，越不容易产生晶界腐蚀，或者说晶界腐蚀的深度越小； ③电流波形，脉冲电流电解加工不易产生或者说只会引起深度很小的晶界腐蚀。关于机床与工件防腐试验研究 目前，在电化学加工中常用的防腐措施主要是后续防腐，即在加工后才对机床和工件进行一些防腐方面的处理。机床防腐的主要方法是，擦洗后涂防护油脂，工件的防腐方法则是将其浸在防腐液中，该方法操作复杂且对环境及操作人员有较大的危害。另外，在加工周期比较长的情况下，以上两种防腐措施均不能及时应用，机床和工件在加工的过程中就会被腐蚀。鉴于以上情况，本文研究的思路是寻求一种能够添加在电解液中防腐剂，既能防止加工过程中机床和工件的腐蚀，又不影响电解液的导电特性，或者对电解液的导电特性影响比较小。 3.1 试验方法 试验分别在浓度为20％的NaNO3溶液中添加不同浓度的碱基防腐剂B1和盐基防腐剂B2，将材料为Q235的薄铁片部分放入溶液中，观测其腐蚀情况，研究溶液的伏安特性。 3.2 试验目的 （1）观察Q235分别放在添加两种不同浓度防腐剂的电解液中的腐蚀情况，确定能够防止试件腐蚀的防腐剂最小浓度； （2）研究不同防腐剂浓度对电解液导电性能的影响，确定较优的防腐剂及其浓度。 3.3 腐蚀试验结果与讨论 表一、表二分别是在浓度为20％的NaNO3溶液中添加不同浓度的碱基防腐剂B1和盐基防腐剂B2的试件观测照片。电解液中如果没有防腐剂的情况下，试件浸入电解液中的整个区域均被腐蚀，随着时间的延长腐蚀越来越严重，试件表面附着一层腐蚀产物；当B1的浓度为1％时，试件的腐蚀情况有很大程度的缓解，但试件在电解液的液面附近的部分也受到了相当程度的腐蚀；当B1浓度达到2％以上时，试件表面基本没有腐蚀痕迹出现。20％的NaNO3电解液中如果添加浓度为2％以上的B1，基本上就可以达到防止试件腐蚀的效果。电解液中有盐基防腐剂B2添加的情况下，试件的腐蚀也有很大程度的缓解，当防腐剂B2的浓度为1％时，试件上液面边缘的部分以及浸在液面下的部分有零星腐蚀的小点；当浓度在2％－4％之间时，试件上在液面附近的区域有轻度腐蚀，当浓度达到5％以上时，试件几乎不被腐蚀。 B1、B2两种防腐剂均有较好的防腐效果。较为彻底的防腐，B1要优于B2，因为B1的浓度在2％以上时就能够比较完全的防止试件腐蚀，B2的浓度则需要达到5％以上时才能够比较彻底的防腐。但在较低浓度的情况下，比如B1、B2的浓度均为1％时，浸在有防腐剂B2添加的电解液中的试件腐蚀程度要明显轻于有防腐剂B1添加的电解液中的试件，这说明B2在较低浓度的条件下防腐效果要优于B1。 3.4 防腐剂对电解液导电性能影响分析 图2、图3是试验得到的两组伏安特性曲线，从图2、图3中可以看出两种防腐剂B1、B2对电解液的导电性能均有影响。在影响的程度上，B1显然大于B2，当其浓度达到2％，电压为20V时，电流强度要比不加入的情况下降了约2A，而B2在同样的条件下只下降了0.62A。如果两种添加剂的浓度均达到完全防腐的要求时，二者对电流的影响均接近了3A，这将对实际加工中的电流密度影响很大，工件很容易产生晶界腐蚀。防腐剂B2虽然不能在比较低的浓度下达到彻底的防腐，但是可以很大程度防止试件腐蚀，比如其浓度为1％时，试件上只有零星腐蚀，对电流的影响也不大。因此，在应用过程中可以选择防腐剂B2作为防腐添加剂，如果在加工以后再稍稍对机床和工件进行防腐处理，那么防止机床和工件被腐蚀是完全可以的。结语 文中所选用的两种防腐剂B1、B2在防腐性能上均有比较好的效果，B2的低浓度防腐效果优于B1。B1、B2对电解液的导电特性均有影响，B2较 B1对电流强度影响小些，低浓度下尤为明显。因此，选择B2作为防腐添加剂比较理想，因为在较低浓度下其对电流强度影响不大，又有较好的防腐效果。
作者： 薛义臣 大连理工大学机械工程学院
