干式电解抛光是一种革命性的金属零件表面抛光新工艺。干式电解抛光去除金属表面粗糙度的峰值,而不影响金属零件的形状或总体尺寸。由此产生的表面光洁度是光泽,光滑和超清洁。
干式电解抛光是一种非研磨、电化学抛光工艺。因此,它特别适合抛光和去毛刺易碎零件,以及具有复杂几何形状的零件。它为包括钛和镍钛合金在内的各种机械加工、烧结和压铸金属提供镜面抛光。
干电解抛光的不同之处是什么?
干式电解抛光使用电解液珠代替液体电解液溶液。
传统的电解抛光使用液态电解液浴,而干式电解抛光将金属部件浸入多孔的、海绵状的固体电解液珠桶中。这些微珠的大小从0.1毫米到1毫米不等,取决于应用。
干电解抛光是如何工作的?
干式电解抛光的工作原理与传统抛光类似电解抛光,利用电流将金属表面的离子溶解或输送到电解液中。
与传统的电解抛光一样,金属工件在电解反应中充当带正电的阳极。装有电解液珠的桶用作带负电的阴极。
金属工件附在一个夹钳上,然后浸入电解液珠的滚筒中。带正电的夹着工件的手臂以连续的方式移动行星旋转动作和垂直上下运动,使工件的所有区域均匀地暴露在电解液珠下。
当施加电流时,电流通过电解液珠从阳极传导到阴极。电流导致金属零件表面的离子氧化,并在物理接触点被电解液珠吸收。
这个过程依赖于电解质珠物理上只接触峰而不是谷。电解液珠的球形形状和大小保证了只有毛刺和表面粗糙度的其他峰能接收电流,而不是谷。优先去除表面结构的突出部分,使金属表面更光滑。
什么是电解液珠?
电解液珠是液体电解液的革命性替代品。电解液珠是一种微小的多孔海绵状固体球体,它将一种电解添加剂包埋在其中。
电解液珠对工人来说更安全,危险性更小,与传统电解抛光中使用的液态硫酸和磷酸槽相比,电解液珠具有更好的安全性。
电解液珠的尺寸范围为0.1 mm至1 mm。珠子越小,漆面越光亮。如果你的金属部件需要镜面抛光,你需要使用最小的电解液珠。
更小的珠子也提供了更好的零件与复杂的几何形状。珠子越小,可以抛光的零件几何形状就越复杂。
不同的金属需要不同的电解质珠。电解液珠目前可用于以下金属的配方:
电解液珠设计用于 | 也将与 |
钴铬(CoCr) | 铬镍铁合金 铜合金 镍合金 |
不锈钢(SS) | 铬镍铁合金 铜合金 镍合金 碳钢 |
钛(Ti) | 镍钛诺 |
硬金属 | 工具钢 碳化钨 |
干式电解抛光的最大好处
1.安全环保
干电解抛光中使用的电解液珠是更安全,更少危险供工人处理。不需要特别储存危险化学品。操作人员通常与电解液珠没有直接的物理接触。但如果零件掉进电解液珠里,建议戴橡胶手套把它取出来,因为皮肤接触时间过长会引起轻微的敏感性。
使用电解液珠降低了风险,降低了与传统液体电解抛光化学相关的安全程序和法规遵从性的开销。此外,电解液珠对环境的污染风险比传统电解抛光的液体电解液低得多。
干式电解抛光不需要特别的通风,除非房间的气流异常低。由于通风的成本与传统的电解抛光设备本身一样多,单这一好处就比传统电解抛光节省了一大笔钱。
对于医疗器械制造商而言,干式电解抛光工艺提供了经验证的生物相容性. 干电解抛光工艺可以被认为是非细胞毒性的,基于学习按照标准规范执行UNE-EN ISO 10993 - 5:2009,医疗器械的生物学评价-第5部分:体外细胞毒性试验(ISO 10993-5-2009)。制造商仍需进行尽职调查,以确认其特定零件无细胞毒性,但该工艺本身符合牙科和骨科植入物所需的严格标准。
2.提供镜面抛光
干式电解抛光使光亮零件成为可能。干电解抛光可通过以下方式提高表面粗糙度(Ra或平均粗糙度)系数10. 因此,如果你有一个表面粗糙度为80 Ra的新加工零件,你可以使用干电解抛光使该零件的表面粗糙度达到8 Ra。相比之下,传统液体电解抛光的最佳改进可能为50%,在本例中为40 Ra。
这种改进代表了表面抛光效果的巨大飞跃:你可以看到8 Ra和40 Ra之间的质量差异。
最重要的是,您可以在一个步骤中实现镜面抛光,而不是机械或研磨抛光通常需要的多个工艺步骤。
3.在传统的电解抛光没有的地方工作
干式电解抛光工艺带来钛电解抛光和镍钛合金电解抛光为小型制造商提供服务。到目前为止,钛电解抛光和镍钛诺电解抛光工艺都无法在没有重大危险和接近低温的工艺温度的情况下完成,因为用于这些金属的传统液体电解抛光的电解液在室温下是易燃的。
干式电解抛光采用专为钛和镍钛合金设计的新型电解液珠克服了这一障碍,无需特殊处理。可使用钛的电解液珠,并在室温下安全储存。
干式电解抛光与传统液体电解抛光
干式电解抛光 |
传统的电解抛光液 |
|
安全 | 工人操作安全 | 电解液所需的危险处理 |
通风 | 很少需要额外的通风 | 大多数电解质需要额外的通气 |
生物相容性 | 生物相容性,无细胞毒性过程适用于医疗植入物 | 生物相容性,无细胞毒性过程适用于医疗植入物 |
平滑度 | 将表面粗糙度提高10倍;e、 g.从80 Ra到8 Ra | 将表面粗糙度提高2倍;e、 g.从80 Ra到40 Ra |
钛和镍钛合金的兼容性 | 兼容,无需冷却器 | 仅当使用冷水机防止电解液燃烧时兼容 |
铸造金属相容性 | 兼容,包括铝和锌压铸件。 | 有限的。与铝、锌压铸件不兼容。 |
复杂几何 | 适合 | 很好,但在非常复杂的几何体上处理内部表面可能有困难 |
脆弱的部分 | 适合 | 适合 |
夹具 | 可能很复杂 | 可能很复杂 |
表面处理 | 基本清洁以清除重要的机油 | 精确清洁,清除所有机油 |
处理时间 | 从5分钟到1小时不等 | 从10秒到20分钟不等 |
材料去除 | 在不改变整体尺寸的情况下,只去除粗糙度的峰值。 | 通常移除0.0003〃到0.0007〃。可移除最小0.0001英寸或最大0.005英寸。 |
过度处理 | 难以过度加工 | 容易过度加工和去除太多的材料 |
尺寸控制 | 保持工件的厚度 | 如有需要,可用于有意减小工件尺寸 |
后处理 | 加工后蒸汽冲洗 | 去除残留电解质和防止斑点所需的后浸或后处理 |
耐腐蚀性 | 杰出的 | 好的 |
环境 | 风险较小 | 液体电解质导致更大风险 |
处置 | 由于废物体积和重量较小,废物处置成本降低 | 废电解液危险废物处置成本较高 |
与传统电解抛光相比,干式电解抛光提供了更均匀、更均匀的抛光。电流更多地通过电解液珠扩散,而不是通过液体电解液的直线。其结果是整个工件具有一致的表面光洁度。
干式电解抛光与机械抛光
机械抛光又称磨料抛光或滚磨或批量整理,是一种通过摩擦腐蚀金属零件表面的抛光工艺。机械抛光的例子包括离心滚筒翻滚和振动碗抛光.
干式电解抛光相比之下,它通过离子传输而不是摩擦来电化学抛光金属表面。
干式电解抛光 |
机械抛光 |
|
媒体 | 使用电解液珠促进电化学反应 | 使用滚动介质进行研磨作用 |
边缘完整性 | 保持 | 圆角 |
复杂几何 | 适合 | 小角和内腔难以抛光 |
脆弱的部分 | 适合 | 确定是否兼容所需的测试 |
夹具 | 可能很复杂 | 不需要 |
量 | 每个零件必须单独连接到夹具上进行加工 | 可以一次加工多个小零件,只需对单个零件进行最少的处理 |
处理时间 | 从5分钟到1小时不等 | 离心滚筒翻滚15-20分钟 |
后处理 | 加工后蒸汽冲洗 | 水冲洗 |
耐腐蚀性 | 杰出的 | 由于研磨作用而退化 |
安全 | 工人操作安全 | 工人操作安全 |
与机械抛光不同,干式电解抛光通过选择性去除粗糙峰来保持工件的边缘完整性。通过使用直径大于粗糙度峰值的电解液珠,材料去除仅发生在表面粗糙度峰值上,而非谷。角保持锐利,而不是圆角。此外,干式电解抛光不会产生灰尘或噪音。
电解抛光内部尺寸
抛光金属管的内部通常是一项挑战。机械抛光很难在不过度加工外表面的情况下对管道内部施加足够的压力。传统的电解抛光要求在每个单独的金属零件上精确放置阴极。
通过干式电解抛光,在金属管中放置一个内部阴极(导线),以允许直接导电。阴极到金属表面的距离没有传统的液体电解抛光那么关键。干电解抛光打开了支架的门医疗器械例如,制造商可以更容易地对支架进行电抛光。
尽管干式电解抛光提供了改进,但电解抛光金属管内径(ID)仍然存在局限性。特别是小管可能没有足够的空间让电解液珠进入。该零件的几何形状可能会阻止电解液珠充分流动到该零件的内部。
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干式电解抛光工艺步骤
干电解抛光的过程是什么?由于干式电解抛光是一项新技术,目前尚无行业标准。最接近的适用行业标准是ASTM B912,使用电解抛光对不锈钢进行钝化。本标准规定了三个阶段,可作为干式电解抛光工艺的框架:
- 表面处理
- 电解抛光
- 后浸,或后处理。
1.表面处理
在此阶段,清除可能干扰金属表面电流流动的任何重要油和油脂。零件不需要像传统的电解抛光那样干净,但必须清除所有积水。
2.电解抛光
在这一阶段,进行实际的电解抛光以使金属光滑、增亮和去毛刺。
- 将金属零件固定到支架/夹具上,并将支架固定到干式电抛光机上。
- 根据要抛光的材料,从可用选项中选择一个程序。要获得更高光泽的镜面光洁度,请使用更小的电解液珠更长时间。加工时间越长,漆面越光亮。
应注意的是,干式电解抛光并非完全干燥。电抛光机会喷射少量的抛光液去离子水在加工过程中对材料进行处理。去离子水软化海绵状电解液珠,使中心的电解液更均匀地应用于金属表面。因此,在本文中,“干燥”是一个相对术语,与装满液体电解质的储罐相比。湿度是干电解抛光过程中的一个关键因素。电流和湿度成正比。在循环过程中,保持架上的湿度传感器每2分钟评估一次湿度。水分过多会使材料去除过于剧烈,导致表面不一致,因此机器会相应调整湿度水平。
- 运行循环。处理时间从5分钟到1小时不等。
3.治疗后
在传统的液体电解抛光中,通常在加工后使用酸浸法,而在干电解抛光中,只需简单的冲洗即可去除任何残留的电解液。冲洗可以采取以下任何形式:
- 水冲洗
- 蒸汽冲洗
- 超声波水冲洗。
常见应用
干式电解抛光与多种金属兼容,包括:
- 不锈钢
- 钴铬合金
- 铝
- 碳钢
- 铜合金
- 镍合金
- 碳化物
- 钛
- 镍钛诺
干式电解抛光特别适合于生产厂家医疗器械例如骨科植入物,牙科器械和支架,这些地方的尺寸公差需要高精度抛光。干式电解抛光的常用用途包括:
- 牙科硬件
- 手术器械
- 骨科植入物-髋关节、膝关节和踝关节
- 颅骨、颌骨和骨板
- 钛骨螺丝
- 镍钛合金支架
干式电解抛光也非常适合于航空航天行业中,更平滑的表面对性能至关重要。干电解抛光可获得3.5微英寸或0.09微米的平均粗糙度(Ra)。该工艺以可预测的成本和可重复的工业流程实现镜面抛光。
干式电解抛光的最佳效果提示
知道你的材料。在决定使用哪种电解液珠时,金属的成分至关重要。此外,了解用于生产金属件的制造工艺。激光烧结、添加剂制造的工件往往比铸件更粗糙,因此需要稍高的电压。
了解表面粗糙度。在开始之前,不仅要了解成品的预期表面粗糙度(Ra),还要了解工件的表面粗糙度。这些因素影响最佳结果所需的循环时间、电压和电解液珠尺寸。
识别几何图形。请注意,金属工件的尺寸、形状和复杂性可能会影响电解液珠的流动和通过零件的电流。夹具和机架的配置在电解抛光中是一门艺术,可能需要一些实验来确定新零件类型的最佳设置。
钛的温度更高。由于较高的热量,钛的电解液珠的消耗速度约为其他金属的两倍。对于其他金属,每桶电解液珠运行约100小时。对于钛,电解液珠的平均寿命约为50小时。增加的热量会使电解液珠更快干燥。
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