本發(fā)明涉及鎳基合金電解拋光液及其拋光方法，屬于電解拋光
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：上世紀九十年代以來，鎳基合金作為一種具有優(yōu)良性能的新材料開始大量進入核電站制造領(lǐng)域，如蒸氣發(fā)生器、補水箱等核島中的關(guān)鍵設(shè)備，使用鎳基合金的重要原因就是除了鎳基合金具有優(yōu)良的耐高溫性能外，它還具有很好的耐腐蝕性能。而耐腐蝕性能又和設(shè)備的表面狀態(tài)有密切關(guān)系，電解拋光和其它拋光方法相比，由于能夠消除近表面的殘余應(yīng)力和提供很小的表面粗糙度而受到核電站設(shè)計部門和用戶的推崇，因此要求設(shè)備制造方必須對鎳基合金制造的設(shè)備實施電解拋光。電解拋光作為一種重要的拋光方法，雖然長期以來已經(jīng)對拋光的電化學(xué)原理、工件的材質(zhì)、以及電解拋光工藝等等作了大量研究，但是實際應(yīng)用中拋光材質(zhì)主要集中在普通不銹鋼及鋁合金，銅合金等少數(shù)幾種材料，其它材料要得到良好的拋光表面還是存在重重困難的。其根本原因在于電解拋光還不是一門定量科學(xué)，基本還是定性的，無論是電解液的選擇、還是電解拋光使用的電流大小，電壓、拋光時間、溫度等參數(shù)均是試驗獲得的，而且對一種材料實驗獲得的參數(shù)難以平行移植到另外的材料上。如申請?zhí)枮镃N201410754930。6的中國發(fā)明專利“哈氏合金電解拋光工藝”提出的用Isopol140作為電解液，電解拋光工藝參數(shù)為：溫度：50-65℃，電壓：8-12V，拋光時間60-120s，用鈦絲做陰極，極板面積為零件面積的1/3-1/5，由于電解液是電拋光中關(guān)鍵的工藝材料，而Isopol140作為一種代號，無法確知其具體成份，而且電壓與工件、陰極的幾何尺寸、距離、溶液溫度均有關(guān)系，因此，無法實施該專利對鎳基合金得到良好的電解拋光表面。另外，申請?zhí)枮?01310084678.8的中國發(fā)明專利“一種用于EBSD測試的Cu-Ni合金電解拋光方法”，由于該專利電解拋光的對象是進行電子背衍射分析的Cu-Ni合金試樣，尺寸固定且很小根本無法與核電站的大型設(shè)備相比。申請?zhí)枮?01110162401.3的中國發(fā)明專利“一種用于改善Ni5at.％W合金基帶表面質(zhì)量的電解拋光液及其使用方法”，其電解拋光液組成包括質(zhì)量濃度80％～85％的磷酸溶液、98％的硫酸溶液、80％的乳酸溶液和丁二酮肟粉末，其中磷酸溶液、硫酸溶液、乳酸溶液以體積比7:5:3進行混合，丁二酮肟粉末為磷酸溶液、硫酸溶液和乳酸溶液總質(zhì)量的10％～15％。由于該專利電解拋光的對象是作為涂層超導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)金屬基帶用的Ni5W合金，尺寸固定且很小根本無法與核電站的大型設(shè)備相比。在另外公知的信息如“廣州化工”1996年第三期中有使用高氯酸、冰醋酸或磷酸、酪酐、硫酸、甘油等電解液拋光鎳基合金的技術(shù)方法，然而，這些技術(shù)方法均存在若干缺陷，按照它們對鎳基合金產(chǎn)品進行電解拋光，實施后無法得到理想的拋光表面。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對以上缺陷，本發(fā)明提供一種適用于大型核電站設(shè)備用的鎳基合金電解液配方及鎳基合金電解拋光方法。使用合適的電解液配方，通過改變電極距離和溶液溫度等參數(shù)保證需要電解拋光的鎳基合金陽極具有足夠的溶解率和不發(fā)生腐蝕，得到理想的拋光表面。本發(fā)明解決的第一個技術(shù)問題是提供一種鎳基合金電解拋光液。本發(fā)明鎳基合金電解拋光液，由以下重量份的組分組成：磷酸50～75份、硫酸8～15份、硫氰酸銨1～5份、1,4-丁炔二醇5～15份、丁二酮肟1～8份、聚乙二醇1～5份、瓜爾豆膠1～3份；其中，磷酸濃度以質(zhì)量分數(shù)85％計，硫酸濃度以質(zhì)量分數(shù)98％計。優(yōu)選由以下重量份的組分組成：磷酸60～70份、硫酸10～12份、硫氰酸銨2～4份、1,4-丁炔二醇7～9份、丁二酮肟2～6份、聚乙二醇2～4份，瓜爾豆膠1～3份。優(yōu)選的，聚乙二醇分子量為400。本發(fā)明解決的第二個技術(shù)問題是提供一種鎳基合金電解拋光方法。本發(fā)明鎳基合金電解拋光方法，用金屬鉛板作陰極，待拋光的鎳基合金做陽極，采用本發(fā)明所述的鎳基合金電解拋光液進行電解拋光。優(yōu)選的，陰、陽極的形狀匹配，陰極面積為陽極的1.2～1.6倍。優(yōu)選的，電解拋光的通電方式為恒壓直流，陰陽極距離為80～150mm，電解拋光的電流密度控制在10～25A/dm2，時間為2～10分鐘，電解液溫度控制在35～65℃；優(yōu)選陰陽極距離為100～120mm，電解拋光的電流密度控制在15～20A/dm2；時間為3～6分鐘，電解液溫度控制在55～60℃。本發(fā)明方法，適用于表面粗糙度在1.0μm以內(nèi)的鎳基合金的拋光。優(yōu)選的，先對鎳基合金除油去污，然后對其進行活化處理后，再進行電解拋光。所述除油去污可采用現(xiàn)有的方法，比如采用堿液清洗或浸泡來保證工件的表面清潔。所述活化處理采用如下方法：將鎳基合金工件放入含過氧化氫1～5wt％的稀硝酸中進行活化，所述稀硝酸的濃度為2～20wt％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：1)本發(fā)明的電解拋光液使用的成分均為常用化工材料，價廉易得。2)本發(fā)明的電解拋光方法，通過對鎳基合金工件的活化處理及使用恰當(dāng)?shù)碾娊庖?、電流密度、選擇不同的電解時間和電解液溫度得到良好的電解拋光效果，鎳基合金工件電解拋光表面外觀良好，表面具有明顯金屬光澤，粗糙度可達Ra0.1μm以下。無白點、花斑、晶間腐蝕等問題，極大地提高了裝備的耐腐蝕性能。3)本發(fā)明方法，適用于尺寸較大的鎳基合金工件的拋光，能夠?qū)C械加工后的鎳基合金表面通過電解拋光處理成鏡面狀態(tài)，可廣泛用于核電站鎳基合金設(shè)備的拋光。具體實施方式本發(fā)明鎳基合金電解拋光液，由以下重量份的組分組成：磷酸50～75份、硫酸8～15份、硫氰酸銨1～5份、1,4-丁炔二醇5～15份、丁二酮肟1～8份、聚乙二醇1～5份、瓜爾豆膠1～3份；其中，磷酸濃度以質(zhì)量分數(shù)85％計，硫酸濃度以質(zhì)量分數(shù)98％計。優(yōu)選由以下重量份的組分組成：磷酸60～70份、硫酸10～12份、硫氰酸銨2～4份、1,4-丁炔二醇7～9份、丁二酮肟2～6份、聚乙二醇2～4份，瓜爾豆膠1～3份。優(yōu)選的，聚乙二醇分子量為400。本發(fā)明鎳基合金電解拋光方法，用金屬鉛板作陰極，待拋光的鎳基合金做陽極，采用本發(fā)明所述的鎳基合金電解拋光液進行電解拋光。優(yōu)選的，陰、陽極的形狀匹配，陰極面積為陽極的1.2～1.6倍。本發(fā)明所述的陰、陽極的形狀匹配為陰極和陽極的形狀大致相同，比如，對平面的鎳基合金工件，陰極形狀為與工件相當(dāng)?shù)钠矫妫瑢τ谄渌螤畹逆嚮辖鸸ぜ?，陰極形狀也應(yīng)與工件類似，但必須確保陰極面積為作為陽極的工件面積的1.2～1.6倍。優(yōu)選的，電解拋光的通電方式為恒壓直流，陰陽極距離為80～150mm，電解拋光的電流密度控制在10～25A/dm2，時間為2～10分鐘，電解液溫度控制在35～65℃；優(yōu)選陰陽極距離為100～120mm，電解拋光的電流密度控制在15～20A/dm2；時間為3～6分鐘，電解液溫度控制在55～60℃。本發(fā)明方法，適用于表面粗糙度在1.0μm以內(nèi)的鎳基合金的拋光，如果鎳基合金的表面粗糙度大于1.0μm，可先采用現(xiàn)有的方法將表面粗糙度加工到1.0μm以內(nèi)再采用本發(fā)明方法進行拋光。優(yōu)選的，先對鎳基合金除油去污，然后對其進行活化處理后，再進行電解拋光。所述除油去污可采用現(xiàn)有的方法，比如采用堿液清洗或浸泡來保證工件的表面清潔。所述活化處理采用如下方法：將鎳基合金工件放入含過氧化氫1～5wt％的稀硝酸中進行活化，所述稀硝酸的濃度為2～20wt％。具體的，本發(fā)明鎳基合金電解拋光方法，可采用如下步驟：(1)對表面粗糙度加工到1.0μm以內(nèi)的鎳基合金電解拋光工件使用堿液進行除油去圬，保證工件表面清潔；(2)將清潔的工件放入含過氧化氫1～5wt％的稀硝酸中進行活化10分鐘，活化后用自來水沖洗，待工件表面無明顯水流后放入電解池，稀硝酸濃度為2～20wt％，優(yōu)選為5～10wt％。(3)電解池中的電解液為本發(fā)明所述的電解液，其組成為:磷酸(85％)50～75份、硫酸(98％)8～15份、硫氰酸銨1～5份、1,4-丁炔二醇5～15份、丁二酮肟1～8份、聚乙二醇(M＝400)1～5份、瓜爾豆膠1～3份。(4)用金屬鉛板作陰極，對平面的鎳基合金工件，陰極形狀為與工件相當(dāng)?shù)钠矫?，面積尺寸為工件的1.2～1.6倍；對其它形狀的鎳基合金工件，陰極的形狀要與之匹配，但要確保其面積為工件的1.2～1.6倍。(5)電解拋光的通電方式為恒壓直流，陰陽極距離為80～150mm，電解拋光的電流密度控制在10～25A/dm2；時間為2～10分鐘，溶液溫度控制在35～65℃，將電拋后工件用A1級高純水沖洗至中性然后用熱風(fēng)吹干，即得拋光后的工件。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1對核電堆芯補水箱鎳基合金密封板的電解拋光工藝，具體步驟如下：(1)對鎳基合金電解拋光工件進行活化預(yù)處理，保證工件表面無多余水分；所述預(yù)處理是將工件用堿液去除表面油污，接著將清潔的工件放入濃度為含過氧化氫2％的5％的稀硝酸中進入活化10分鐘，活化后用自來水沖洗，待工件表面無明顯水流后放入電解池。(2)電解池中的電解液的組成為(以重量百分比計)：濃度為85wt％的磷酸65％、98wt％的硫酸12％、硫氰酸銨4％、1,4-丁炔二醇7％、丁二酮肟6％、聚乙二醇(M＝400)3％、瓜爾豆膠3％。(3)用面積為鎳基合金工件1.2倍的金屬鉛板作陰極，通入恒壓直流電，陰陽極距離為100mm，電解拋光的電流密度控制在15/dm2；時間為3分鐘，溶液溫度控制在55℃，將電解拋光后達到要求的工件用A1級高純水沖洗至中性然后用熱風(fēng)吹干，得到拋光后的工件。拋光后的工件用粗糙度儀按GB/T1031-2009方法測量粗糙度為Ra0.08μm，金相檢驗無晶間腐蝕。實施例2～4采用實施例1的原料及方法，唯一不同的是電解池中電解液的組成不同。電解液的組成詳見表1。其它的過程及工藝參數(shù)與實施例1相同。其中，硝酸的濃度為85wt％，硫酸的濃度為98wt％。拋光后的工件粗糙度及金相檢驗結(jié)果見表3。表1實施例1～4中采用的電解液組成實施例5～8采用實施例1的原料及方法，唯一不同的是電解時工藝參數(shù)不同。詳細的工藝參數(shù)見表2。拋光后的工件粗糙度及金相檢驗結(jié)果見表3。對比例1～2采用實施例1的原料及方法，唯一不同的是電解時工藝參數(shù)不同。詳細的工藝參數(shù)見表2。拋光后的工件粗糙度及金相檢驗結(jié)果見表3。表2實施例編號陰陽極距離(mm)電流密度(A/dm2)時間(min)溫度(℃)實施例110015355實施例512017340實施例611010560實施例78020635實施例8150251065對比例110030355對比例27015355表3實施例1～9中拋光后的工件性能實施例9采用實施例1的原料及方法，與實施例1不同的是：電解池中的電解液的組成為(以重量百分比計)：磷酸(85％)60％、硫酸(98％)15％、硫氰酸銨5％、1,4-丁炔二醇7％、丁二酮肟6％、聚乙二醇(M＝400)4％，瓜爾豆膠3％。所述電解拋光過程工藝參數(shù)為：溫度：65℃，電解拋光：5分鐘。用面積為鎳基合金工件1.2倍的金屬鉛板作陰極，通入恒壓直流電，陰陽極距離為120mm，其它的過程及工藝參數(shù)與實施例1相同。拋光后的工件用粗糙度儀按GB/T1031-2009方法測量粗糙度為Ra0.07μm，金相檢驗無晶間腐蝕。當(dāng)前第1頁1 2 3