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电解加工的化学反应原理
电解加工是指利用电解质溶解电解液中的工件，通过在电极上施加电压使电流流过工件，使工件的某部分金属溶解或氧化，从而达到加工和修复工件的目的的一种加工方法。
电解加工的化学反应原理主要有以下几个方面：
1. 电解液中的离子转移反应：电解液中的阳离子和阴离子在电解加工过程中会发生氧化还原反应，从而使工件表面的金属离子转移和沉积。
例如，金属工件表面的阳离子可以被还原成金属沉积在工件上，而工件表面的金属则可能被氧化成金属离子溶解到电解液中。
2. 电化学腐蚀反应：电解加工中，电解液中的金属离子与工件表面的金属发生反应，从而引起工件表面的腐蚀。
这种腐蚀现象在电解加工中被称为阳极溶解。
3. 水电解反应：电解加工中，电解液中的水分子也会发生电离和氧化还原反应。
在阳极处，水分子被氧化成氧气，而在阴极处，水分子则被还原成氢气。
4. 离子传输和扩散：电解加工过程中，离子在电解液中通过电场的驱动下发生扩散和迁移。
通过调控电流密度和电解液中离子的浓度，可以控制离子在工件表面的沉积速度和分布。
总体来说，电解加工的化学反应原理涉及了电解液中的离子传输、金属离子的溶解和沉积、水电解反应等多种反应过程。
通过合理控制这些反应过程，可以实现对工件表面的加工和修复。
电解加工的原理和应用教案1. 介绍电解加工的概念和背景电解加工是一种利用电解液中的电流通过工件和电极之间的电解过程来进行材料去除或者修饰的加工方法。
它是一种非传统的加工方法，具有精度高、效率高、适用性广等特点。
随着科技的发展，电解加工在工业生产中得到了广泛的应用。
2. 电解加工的基本原理电解加工是电解溶液中的离子迁移和内外场的共同作用下，对工件表面进行物理或化学加工的方法。
其基本原理可以总结如下：•电解液：电解液中含有成分稳定的电解质和添加剂。
电解液的选择需要根据工件和加工目的来确定，不同的电解液可以实现不同的加工效果。
•电解极：电解极通常由导电性好的材料制成，如金属、碳化硅等。
电解极的选用需根据工件的材质和加工的要求来确定。
•工件与电解极之间的间距：间距的选择需要在保证稳定加工的前提下进行调节，一般情况下，间距越小，加工速度越快。
•加工过程：电解加工的过程是通过在电解液中加上外加电流，使电解液中的离子迁移到工件表面进行物质的去除或沉积的过程。
3. 电解加工的应用领域电解加工具有广泛的应用领域，以下列举了一些常见的应用：1.精密加工：电解加工可以实现对微细结构的加工，如半导体器件、光学元件、微器件等。
由于电解加工具有高精度、高表面质量的特点，因此在这些领域得到广泛应用。
2.模具加工：电解加工可以用于模具的修复和维护，可以修复模具表面上的损伤和磨损，提高模具的使用寿命。
3.生物医学：电解加工在生物医学领域具有重要的应用价值，可用于生物医学器械的制造、医学显微镜的制造等。
4.航空航天：电解加工可以用于航空航天领域的制造和维护，例如飞机和火箭的零部件的制造。
5.电子行业：电解加工可以用于电子器件的制造，例如PCB板，芯片等。
6.汽车工业：电解加工可以用于汽车工业中的各种金属部件的制造和维护，如汽车轮毂、节流阀等。
4. 电解加工的教学内容和方法为了有效教授电解加工的原理和应用，我们可以采用以下教学内容和方法：•理论讲解：首先通过理论讲解，介绍电解加工的基本原理和应用领域。
精密与特种加工技术第六章电化学加工精密与特种加工技术第六章电化学加工精密与特种加工技术第6章电化学加工精密与特种加工技术6.1概状态电化学加工(electrochemicalmachining,ecm)是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。
根据加工原理，电化学加工可分为以下三大类：(1)利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料。
(2)利用电化学阴极沉积的原理进行镀覆加工。
(3)利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工。
2精密与特种加工技术6.2电化学加工基本原理6.2.1电化学反应过程如果将两铜片插入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。
精密与特种加工技术电化学反应过程图精密与特种加工技术6.2.2电极电位1.电极电位的形成任何一种金属插入含该金属离子的水溶液中，在金属/溶液界面上都会形成一定的电荷分布，从而形成一定的电位差，这种电位差就称之为该金属的电极电位。
2.标准电极电位所谓标准电极电位是指金属在给定的统一的标准环境条件下，相对一个统一的电位参考基准所具有的平衡电极电位值。
5精密与特种加工技术3.平衡电极电位可逆反应速度即氧化反应与还原反应的速度相等，金属/溶液界面上没有电流通过，也没有物质溶解或析出，即建立一个稳定的双电层。
第六章氯碱电解工艺作业安全操作与控制．熟练掌握隔膜法制碱金属阳极电解槽看槽岗位的安全操作相关知识·熟练掌握离子膜法制碱电解岗位的安全操作相关知识·熟练掌握氯碱电解工艺的安全控制相关知识第一节隔膜法制碱金属阳极电解槽看槽岗位安全操作一、安全操作规程1．岗位任务及工作范围(1)岗位任务确保电槽安全运行，生产出合格的氯气、氢气和电解液。
（2)工作范围所属的金属阳极电解槽及附属的盐水分配台，氯气、氢气、盐水、电解液、生产水的管道、阀门,仪表等均由本岗位操作工负责开停维护、检查、处理事故及保持清洁。
并按时、准确、整洁地认真填写所测的槽温,电压等记录.2．岗位流程。
来自盐水工段的合格精盐水首先进入电解工段的盐水高位槽．靠自流到盐水预热器，经过预热后的盐水通过盐水分配台及管道注入各电解槽，在直流电的作用下，阳极室产生氯气，阴极室产生氢气和电解液.电解液自流到电解液地槽，氯气、氢气分别汇集在总管内送至氯气、氢气处理岗位.进入电槽的盐水,从电解槽电解出来的氢气、电解液，电槽本身及各物料管道均需保证绝缘.3．开、停车的操作(1）开车前的准备工作①送电前与厂总调度室联系，确认盐水供应及其他公用系统没有问题，方可进行下一步操作。
②仔细检查电槽槽尾、氯气压力计、氢气压力计、氯气取样管、氢气取样管是否齐全好用，检查氯、氢水封等处是否处于正确状态，检查单槽氯、氢压力计‘是否齐全好用。
③检查槽问铜导板是否连接好，检查电槽周围是否有金属棒或其他物件搭接。
④检查盐水总阀门、支管阀门、充氮阀门及盐水卡子是否齐全好用。
⑤检查检测仪表是否齐全、好用。
⑥检查管道、设备有无泄漏或其他故障。
⑦检查断槽开关是否准备就绪。
⑧．送电前2 h,通知盐水工段送饱和盐水,注满高位槽保持溢流.⑨送电前1．5 h，打开盐水总阀门、支管阀门、单槽盐水卡子,往电槽注盐水,当液面升至阴极箱上法兰以上工艺设定值以后，关闭盐水支管阀门。
新槽盐水的注入必须通过从槽盖往阴极箱循环通道插入底部的专用套管，不得直接从槽盖的盐水注入口加入,以防冲破隔膜。
电解加工原理
电解加工是一种利用电化学原理进行材料加工的方法，它通过在电解液中施加电压，使阳极和阴极之间发生电解反应，从而实现对工件的精密加工。
电解加工具有高加工精度、加工速度快、适用于复杂形状的工件等优点，因此在航空航天、汽车制造、模具制造等领域得到广泛应用。
电解加工的原理是利用电解液中的离子导电，在电场作用下，离子在阳极和阴极之间移动，从而实现对工件的加工。
在电解加工过程中，工件作为阳极，电解液作为电解质，通过电解液中的离子传递电荷，使工件表面发生电化学反应，从而达到加工的目的。
电解加工的原理包括两个基本过程，阳极溶解和阳极氧化。
在阳极溶解过程中，阳极表面的金属原子被电解液中的离子取代，从而使金属表面发生溶解。
而在阳极氧化过程中，阳极表面的金属原子与电解液中的氧发生氧化反应，形成氧化膜，从而改变金属表面的化学性质。
电解加工的原理还涉及到电解液的选择和控制。
电解液的种类和性质直接影响着电解加工的效果，不同的电解液适用于不同的工
件材料和加工要求。
同时，电解液的温度、浓度、流速等参数也需要进行精确控制，以确保加工过程的稳定性和可控性。
在电解加工过程中，需要根据工件的形状、材料和加工要求选择合适的加工工艺参数，包括电解液的类型和浓度、电解电压、电解时间等。
合理的工艺参数可以有效控制加工过程，提高加工精度和效率。
总的来说，电解加工是一种利用电化学原理进行材料加工的高精密加工方法，它的原理包括电解液的离子导电、阳极溶解和阳极氧化等基本过程，同时需要根据工件材料和形状选择合适的电解液和工艺参数。
电解加工具有独特的优点，在现代制造业中得到了广泛的应用和发展。
电解加工班级：机械0811 姓名：徐锋电解加工电解加工是一种电化学加工，是继电火花加工之后发展较快，应用较广的一种特殊加工技术。
广泛应用于兵器、航空等工业部门的难切削加工材料的加工。
八十年代后，电解加工开始应用于油泵油嘴行业的泵体，喷油器体进油管路二孔交接处，柱塞套，油嘴盛油槽及其压力室喷孔交界处超声波电解的去毛刺加工上。
多年来的实践证明：电解加工工艺合理，先进，质量稳定，效率高。
一、电解加工原理及特点：电解加工是利用金属中含有的其他元素或杂质。
接触电解液后会形成许多“微电池”而放电，从而形成电化学腐蚀来去除工件材料的一种特殊加工方法。
加工时以工件为阳极，工具电极为阴极。
在两极之间狭窄的间隙内强迫电解液通过，与此同时，两极之间施加直流电压，由于电化学反应的作用，靠近电极导电端的工件毛刺及棱角处电流密度最高，从而毛刺很快被除掉，棱边也形成圆角。
一般电解加工常用的电解质是NaC1，NaNO3，溶液，亦用NaOH，Na2SO4 溶液，使电解质形成14％一18％的水溶液。
当加工材料时，被加工材料接正极，工具电极接于负极。
化学反应如下：工件正极：工件负极：电解加工的基本原理结合实际的生产状况，有下述特点：（1）、不受材料硬度限制，适用于热处理后的零件。
（2）、保证零件原有精度不变，适用于精加工后的零件。
（3）、工具电极不易损耗。
（4）、可多件同时加工，实行批量生产。
（5）、选择性去毛刺，适用于形状复杂的深狭窄处，交叉孔等难以去除的内毛刺。
（6）、加工电压DC6 V一24 V。
二、加工工艺：电解加工工艺包括：加工间隙的计算与控制、电解液与工艺参数的选择、阴极的设计与制造。
加工间隙：阳极与阴极的距离。
决定加工精度，是电解加工水平的表征。
加工间隙愈小，愈均匀，加工精度愈高。
早期：加工间隙为0.2~0.5mm；目前：加工间隙为0.05~0.1mm；间隙的影响因素：①被加工材料的性质。
材料不同，体积电化当量不同，同时阳极溶解的电流效率也变化。
第六章：电化学加工技术6.1.1 电化学加工的原理与特点1. 电化学加工的原理图6-1所示为电化学加工的原理。
两片金属铜(Cu)板浸在导电溶液，例如氯化铜(CuCl2)的水溶液中，此时水(H2O)离解为氢氧根负离子OH－和氢正离子H+，CuCl2离解为两个氯负离子2Cl－和二价铜正离子Cu2+。
当两个铜片接上直流电形成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应，即电化学反应。
溶液中的离子将作定向移动，Cu2+正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜。
在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进入溶液。
溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。
在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应。
这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图7-1中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积，常用以提炼纯铜)的方法即电化学加工。
1—阳极；2—阴极图6-1 电解(电镀)液中的电化学反应2. 电化学加工的分类电化学加工有三种不同的类型。
第Ⅰ类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解加工和电化学抛光等；第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工，主要有电镀、电铸等；第Ⅲ类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行加工，目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。
电化学加工的类别如表7-1所示。
本节主要介绍电解加工、电铸成型、电解磨削，其它的电化学加工请参考相关资料。
表6-1 电化学加工分类3. 电化学加工的适用范围电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大类工艺的不同而不同。
电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮机定子、转子的扭曲叶片，炮筒内管的螺旋“膛线”(来复线)，齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等。
电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。
6.1.2 电解加工1．电解加工的原理及特点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。
如图6-2所示，在工件(阳极)与工具(阴极)之间接上直流电源，使工具阴极与工件阳极间保持较小的加工间隙(0.1～0.8 mm)，间隙中通过高速流动的电解液。
这时，工件阳极开始溶解。
开始时，两极之间的间隙大小不等，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。
图6-2 电解加工原理图2) 特点电解加工与其他加工方法相比较，它具有下列特点:(1) 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。
123451—直流电源；2—工具电极；3—工件阳极；4—电解液泵；5—电解液(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，电解加工不产生残余应力和变质层，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。
电解加工当前存在的主要问题是加工精度难以严格控制，尺寸精度一般只能达到0.15～0.30 mm。
此外，电解液对设备有腐蚀作用，电解液的处理也较困难。
2. 电解加工设备电解加工的基本设备包括直流电源、机床及电解液系统三大部分。
1) 直流电源电解加工常用的直流电源为硅整流电源和晶闸管整流电源，其主要特点及应用见表6-2。
表6-2 直流电源的特点及应用2) 机床电解加工机床的任务是安装夹具、工件和阴极工具，并实现其相对运动，传送电和电解液。
电解加工过程中虽没有机械切削力，但电解液对机床主轴和工作台的作用力是很大的，因此要求机床要有足够的刚性；要保证进给系统的稳定性，如果进给速度不稳定，阴极相对工件的各个截面的电解时间就不同，影响加工精度；电解加工机床经常与具有腐蚀性的工作液接触，因此机床要有好的防腐措施和安全措施。
3) 电解液系统在电解加工过程中，电解液不仅作为导电介质传递电流，而且在电场的作用下进行化学反应，使阳极溶解能顺利而有效地进行，这一点与电火花加工的工作液的作用是不同的。
同时电解液也担负着及时把加工间隙内产生的电解产物和热量带走的任务，起到更新和冷却的作用。
电解液可分为中性盐溶液、酸性盐溶液和碱性盐溶液三大类。
其中中性盐溶液的腐蚀性较小，使用时较为安全，故应用最广。
常用的电解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三种。
NaCl 电解液价廉易得，对大多数金属而言，其电流效率均很高，加工过程中损耗小并可在低浓度下使用，应用很广。
其缺点是电解能力强，散腐蚀能力强，使得离阴极工具较远的工件表面也被电解，成型精度难于控制，复制精度差；对机床设备腐蚀性大，故适用于加工速度快而精度要求不高的工件加工。
NaNO3电解液在浓度低于30%时，对设备、机床腐蚀性很小，使用安全。
但生产效率低，需较大电源功率，故适用于成型精度要求较高的工件加工。
NaClO3电解液的散蚀能力小，故加工精度高，对机床、设备等的腐蚀很小，广泛地应用于高精度零件的成型加工。
然而，NaClO3是一种强氧化剂，虽不自燃，但遇热分解的氧气能助燃，因此使用时要注意防火安全。
3. 电解加工应用日前，电解加工主要应用在深孔加工、叶片(型面)加工、锻模(型腔)加工、管件内孔抛光、各种型孔的倒圆和去毛刺、整体叶轮的加工等方面。
图6-3是用电解加工整体叶轮，叶轮上的叶片是采用套料法逐个加工的。
加工完一个叶片，退出阴极，经分度后再加工下一个叶片。
图6-3 电解加工整体叶轮6.1.3 电铸成型 1．电铸成型原理及特点 1) 成型原理与大家熟知的电镀原理相似，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。
电铸原理如图6-4所示，在直流电源的作用下，金属盐溶液中的金属离空心水套管叶片阴极片分度阴极片进给电解液子在阴极获得电子而沉积在阴极母模的表面。
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。
图6-4 电铸成型的原理2) 特点(1) 复制精度高，可以做出机械加工不可能加工出的细微形状(如微细花纹、复杂形状等)，表面粗糙度Ra 可达0.1 μm ，一般不需抛光即可使用。
(2) 母模材料不限于金属，有时还可用制品零件直接作为母模。
(3) 表面硬度可达35～50HRC ，所以电铸型腔使用寿命长。
(4) 电铸可获得高纯度的金属制品，如电铸铜，它纯度高，具有良好的导电性能，十分有利于电加工。
(5) 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。
6镀槽；2—阳极；3—蒸馏水瓶；直流电源；5—加热管；恒温装置；7—温度计；8—母模；电铸层；10—玻璃管(6) 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．电铸设备铸设备(如图6-4所示)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)。
3．电铸的应用电铸具有极高的复制精度和良好的机械性能，已在航空、仪器仪表、精密机械、模具制造等方面发挥日益重要的作用。
图6-5为刻度盘模具型腔电铸过程。
其中图(a)为电铸过程中的阴极母模简图，图(b)为母模进行引导线及包扎绝缘处理图，图(c)为电铸，图(d)为电铸产品后处理图。
图6-5 刻度盘模具型腔电铸过程(a )(b )(c )(d )1—母模；2—绝缘板；3—螺钉；4—导电杆；5—塑料管；6—铸件；7—铜套；8—芯轴。
