电化学加工原理及应用总结

电化学加工（ECM）是一种基于电解原理的加工技术。

加工时，工具用作阴极，与直流电源的负极相连，而工件用作阳极，与直流电源的正极相连。

电解质中的阴极与工件之间发生电荷交换，阳极工件溶解。

ECM技术的优点是：1）不论硬度和强度如何，都可以加工具有不同硬度和强度的材料；2）生产效率高，约为电火花加工的5-10倍，在某些情况下比切削加工要高。

3）表面质量好，无残余应力和变质层，无飞边，刀痕和毛刺，表面粗糙度可达Ra 0.05μm；4）工具电极在理论上没有任何损失，基本上可以长期使用。

目前，ECM技术的主要问题是加工精度难以严格控制，尺寸一般只能达到0.15-0.3mm。

在ECM的基础上，德国EMAG自主开发的精密ECM技术不仅可以满足越来越小的零件的需求，而且使加工精度小于20μm，同时使产品的表面质量更高完善。

如今，电化学加工已广泛应用于航空航天，汽车制造，精密医疗器械制造，显微镜和能源技术。

不论是镍基，钛合金零件还是淬火零件等超硬超级合金材料，电化学加工技术都可以用于经济有效的精密加工。

02飞机发动机ECM机加工整体叶片整体式叶片盘是高级航空发动机设计中典型的整体结构部件，其材料主要由先进的复合高温镍基合金制成。

传统的加工技术很难处理具有复杂刀片轮廓，高精度和切削力后变形大的部件。

因此，寻求更好的质量，高效率，高精度和低成本的加工方法已成为各国航空制造企业的目标。

ECM加工技术作为实现高温合金叶轮加工的重要方法，已经成为大型航空发动机公司研发的关键技术。

凭借其在该领域的多项专利技术，Emake成为世界上第一家为航空发动机提供ECM电解机床的欧洲设备制造商。

最终的叶片轮廓精度为≤0.06mm，超级合金材料的表面粗糙度ra≤0.2μm。

电化学加工摘要：电化学进行加工的各种方法的研究。

电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。

近几十年来，借助高新科学技术，在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工等发展较快。

目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法，并在国民经济中发挥着重要作用。

关键词:电化学加工、微细加工、一、电化学加工的发展历程早在1834年法拉利发现了电化学作用原理，后又开发出如:电镀，电铸，点解加工等化学方法，并在工业上得到广泛的应用。

中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。

近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺,大大提高了电解加工的成型精度,简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。

利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。

与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。

常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

电化学加工的基本原理是用两片金属作为电电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。

导线和溶液中均有电流通过。

但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。

当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。

二、电化学加工的基本原理和特点基本原理：电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。

导线和溶液中均有电流通过。

但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。

当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。

电化学加工的原理与应用前言电化学加工是一种重要的制造技术，在许多行业中都有广泛的应用。

本文将介绍电化学加工的原理以及其在工业生产中的应用。

一、电化学加工的原理电化学加工主要依靠电解反应来实现，通过在电解质溶液中施加电流，使金属材料表面发生化学反应，从而实现加工目的。

1. 电解质溶液电化学加工过程中使用的电解质溶液是关键因素之一。

电解质溶液中包含了可以被电解或电化学反应分解的化学物质，常见的电解质溶液包括酸、碱和盐等。

2. 电解过程电化学加工过程中，将工件与阳极和阴极相连接，形成电解池。

施加电流后，阳极和阴极之间产生电解液的电流，引发电解质溶液中离子的迁移和金属离子的析出，从而实现加工效果。

3. 电化学反应类型电化学加工过程中发生的电化学反应类型主要有阴极反应和阳极反应。

阴极反应是指在阴极处发生的还原反应，可以用来实现电镀、脱氧等效果。

阳极反应是指在阳极处发生的氧化反应，常用于腐蚀和电解制氧等工艺。

二、电化学加工的应用1. 电化学脱铜电化学脱铜是一种将金属表面的铜离子通过电解反应去除的加工方式。

它可以用于电子元器件制造中，去除印制电路板上的多余铜，实现电路板的精确加工。

2. 电解电镀电解电镀是一种通过电化学反应在金属表面镀上一层金属薄膜的加工方法。

它广泛应用于汽车制造、家电制造等行业，可以提高金属表面的光泽度、耐腐蚀性和导电性。

3. 电解加工电解加工是一种利用电解反应在材料表面移除或改变材料性质的加工方式。

它可以用于纳米加工、微细加工等领域，可以实现高精度的加工效果。

4. 电化学腐蚀电化学腐蚀是一种以金属表面的阳极反应产生氧化物的方式进行的腐蚀加工。

它可以用于金属材料的清洗、除锈等过程，提高材料的表面质量。

5. 电解制氧电解制氧是一种通过电解水得到氧气的加工方法。

它被广泛应用于制取氢氧化钠、电化学发生器等工业生产中，具有环保、高效的特点。

结论电化学加工作为一种重要的制造技术，具有广泛的应用前景。

它可以实现高精度、高效率的制造过程，并且在各种产业中都有着重要的地位。

电化学加工国贸0904班0806090409苏梦梦一、定义：电化学加工(electrochemical making ) 利用电化学反应（或称电化学腐蚀）对金属材料进行加工的方法。

与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。

常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

二、基本原理概述：如果将两铜片插入CuCl2水溶液中(见下图)，由于溶液中含有OH－和Cl－负离子及H＋和Cu2+正离子，当两铜片分别连接直流电源的正、负极时，即形成导电通路，有电流流过溶液和导线。

在外电场的作用下，金属导体及溶液中的自由电子定向运动，铜片电极和溶液的界面上将发生得失电子的电化学反应。

其中，溶液中的Cu2+正离子向阴极移动，在阴极表面得到电子而发生还原反应，沉积出铜。

在阳极表面，Cu原子失去电子而发生氧化反应，成为Cu2+正离子进入溶液。

在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应即称为电化学反应，利用这种电化学反应作用加工金属的方法就是电化学加工。

其中，阳极上为电化学溶解，阴极上为电化学沉积。

三、电源的选择：电源规格分为3档：小型电源,电流为50～500安,用于加工小孔、去除毛刺、抛光和用于中小型的阴极进行电解车削；中型电源,电流为1000～5000安,用于加工中等面积(50～150厘米2)的型孔和型腔；大型电源，电流为10000～40000安，用于加工大型零件，加工面积可达200～1000厘米2或更大一些。

通常使用的电压范围为12～20伏。

对硬质合金、钨、铜、铜锌合金等材料进行电解加工时，要求使用特殊电源。

因为若用普通的直流电源进行加工，则这些材料点格中的某些原子不易离子化，而点格中的另一些原子却受到大量腐蚀。

例如，碳化钨点格中的碳原子，在正电位条件下不能加工掉，而必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金用的电源，不但要有负半波，而且对电流的波形，正半波与负半波的间隔和排列方式都有一定的要求。

电化学加工原理及应用电化学加工（Electrochemical Making），也称电解加工，是利用金属在外电场作用下的高速局部阳极溶解实现电化学反应，对金属材料进行加工的方法。

常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

电化学加工的原理：电化学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。

如图1 所示，工件接直流电源的正极为阳极，按所需形状制成的工具接直流电源的负极为阴极。

阳极表面铁原子在外电源的作用下放出两个电子，成为正的二价铁离子而溶解进入电解液中（Fe－2e＝Fe+2）。

溶入电解液中的Fe+2又与OH－离子化合，生成Fe(OH)2沉淀，随着电解液的流动而被带走。

Fe(OH)2 又逐渐为电解液中及空气中的氧氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀。

正的H+被吸收到阴极表面，从电源得到电子而析出氢气（2H+＋2e=H2↑）。

电解液从两极间隙（0.1～0.8 mm）中高速（5～60 m/s）流过。

当工具阴极向工件进给并保持一定间隙时即产生电化学反应，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按对应于工具阴极型面的形状不断地被溶解到电解液中，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，工件表面也就逐渐被加工成接近于工具电极的形状，如此下去直至将工具的形状复制到工件上。

电化学加工的应用：电化学加工应用主要有电解加工、电化学抛光、电镀、电铸、电解磨削等方面。

具体应用于发动机叶片加工、火炮膛线加工、加工锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮以及零件去毛刺、难导电硬脆材料加工等。

航空发动机叶片加工----相对于叶片的几何结构及采用的材料, 电解加工能充分发挥其技术特长。

尽管由于叶片精密锻造、精密铸造、精密辊轧技术的提高而有更多的叶片采用精密成形, 使电解加工叶片的数量有一些减少, 但随着叶片材料向高强、高硬、高韧性方向发展和钛合金、钴镍超级耐热合金的采用, 以及超精密、超薄、大扭角、低展弦比等特殊结构叶片的出现, 对电解加工又提出了新的、更高的要求, 电解加工依然是优选工艺方法之一。

电化学加工电化学加工包括两大类：去除金属的电解加工向工件上沉积金属的电镀第一节电化学加工原理及分类一、电化学加工的基本原理：（一）电化学加工过程以两片铜接上约10V的直流电源并插入CuCl2的水溶液为例。

如图所示：在金属片和溶液的界面上有交换电子的反应，即电化学反应电荷迁移：溶液中正负离子的定向移动金属正离子（铜离子）在阴极上得到电子发生还原反应，沉积出铜在阳极表面金属原子（铜原子）失掉电子而变成铜正离子进入溶液（溶解）在阴、阳极表面发生得失电子的化学反应称之为电化学反应。

利用这种电化学作用对金属进行加工的方法即电化学加工与这一反应过程密切相关的基本概念有：电解质溶液、电极电位、电极的极化、钝化、活化。

（二）电解质溶液电解质：凡溶于水能导电的物质如盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化氨(NH4OH)、食盐(NaCl)、硝酸钠(NaNO4)、氯酸钠（NaClO3）等酸、碱、盐都是电解质。

电解液：电解质与水形成的溶液电解质分为强电解质：在水中能100%电离。

强酸、强碱及大多数盐类都是强电解质弱电解质：在水中只有小部分电离成离子，大部分仍以分子状态存在比如水、氨、醋酸等由于电解质溶液中的正负离子的电荷数是相等的，所以溶液仍保持电的中性。

（三）电极电位当金属和它的盐溶液相接触时，即使在没有外接电源的情况下，也会发生金属与它的盐溶液之间的电子交换，从而产生金属溶解和电解质溶液中的金属离子返回金属表面的双向过程。

最终这两个相反过程达到动态平衡。

对化学性能比较活泼的金属（如铁）其表面带负电，溶液带正电，形成一层极薄的双电层如图4-2、4-4所示。

活泼金属和不活泼金属双电层的区别。

金属的电极电位：由于双电层的存在，在正负电层之间，也就是金属与电解溶液之间形成电位差。

这个电位差称为金属的电极电位。

因为它是金属在本身盐溶液中的溶解和沉积相平衡时的电位差，所以又称为平衡电极电位。

注意：（1）金属的电极电位到目前为止还不能直接测量。

电化学加工摘要：电化学进行加工的各种方法的研究。

电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。

近几十年来，借助高新科学技术，在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工等发展较快。

目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法，并在国民经济中发挥着重要作用。

关键词:电化学加工、微细加工、一、电化学加工的发展历程早在1834年法拉利发现了电化学作用原理，后又开发出如:电镀，电铸，点解加工等化学方法，并在工业上得到广泛的应用。

中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。

近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺,大大提高了电解加工的成型精度,简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。

利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。

与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。

常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。

电化学加工的基本原理是用两片金属作为电电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。

导线和溶液中均有电流通过。

但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。

当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。

二、电化学加工的基本原理和特点基本原理：电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。

导线和溶液中均有电流通过。

但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。

当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。