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由中科院自主研发的实用性超导腔电抛光设备已通过测试正式投入使用
时间:2019-08-21 11:31  浏览:334
  由我国中科院高能所研制自主研发的实用性超导腔电抛光设备通过测试,正式投入使用。超导腔电抛光设备由溶液配制系统、溶液循环系统、机械运动与旋转密封结构、纯水系统、直流供电单元、排废单元及中央控制系统等多个部分组成。
 
  中科院高能所研是继美国、德国、日本后的第五个拥有实用性超导腔水平电抛光设备及相关技术的实验室。该设备可涵盖1.3GHz9-cell、650MHz、500MHz等多种类型超导腔的高性能研究,为下一步超导腔掺氮做好有力支撑。
 
  电抛光
 
  电抛光亦称电解抛光、电化学抛光或阳极抛光。借电解作用将金属制件进行阳极处理,以提高其表面光洁度的一种方法。20世纪30年代产生的一种金属表面精加工的新方法,也是金属制件镀前预处理及镀后精加工的一种工艺。
 
  工作原理:
 
  电抛光时将制件作阳极,铅板作阴极,共置于电解液中,通直流电,在特定工艺条件下制件表面的毛刺和凸起部分电流密度较大,相应的溶解速度也大。这种不均匀性的溶解,使凸起部分溶解得快,因而起到了平整抛光的作用。但过于粗糙的表面,不宜直接进行电抛光。为使制件表面达到高光洁度,选择适当的电解液十分重要。由于电抛光理论尚不成熟,选择电解液的方法在很大程度上依靠经验。用得较多的是电阻较低的电解液,如磷酸、硫酸或两者混合比不同的混合电解液。在这类电解液中如加入适量铬酐(CrO3)可防止被抛光金属的腐蚀,并能增加抛光面的光洁度。还可在电解液中加一些甘油、甲基纤维素等缓蚀剂。电抛光时选择最佳的工艺条件也非常重要,如控制适当的电流密度、适宜的温度范围、合理的抛光时间以及采用往复式或上下式移动阳极以搅拌电解液等。
 
  以金属工件为阳极,在适宜的电解液中进行电解,有选择地除去其粗糙面,提高表面光洁程度的技术,又称电解抛光。电抛光可增加不锈钢的耐腐蚀性,减少电气接触点的电阻,制备金相磨片,提高照明灯具的反光性能,提高各种量具的精度,美化金属日用品和工艺品等,适用于钢铁、铝、铜、镍及各种合金的抛光。
 
  工作条件:
 
  电解时,一般说来,电解中的金属阳极溶解往往使金属表面变得更加粗糙。尽管有时表面能变得比较平整,但也难以使其表面达到光泽。因此,电抛光需要在一定成分的电解液中和特定的工艺条件(电流密度、温度、抛光时间、对电解液的搅拌条件等)下进行。而且对不同金属材料的电抛光,所要求的电解液成分与工艺条件也明显不同。
 
  工作过程:
 
  工作过程:
 
  通电后,在被抛光金属表面上形成一层极化膜,使金属离子通过这层薄旗扩散。表面上的显微及宏观的凸点或粗糙处的高点及毛刺区的电流密度比表面其余部分大,并以较快的速度溶解,从而达到整平和去毛刺的目的。通过延长抛光时间、提高抛光温度和电流密度可得到光亮的表面。
 
  电抛光后的表面光洁度主要由抛光前的表面质量和光洁度决定。缎状表面抛光成光亮表面是由时间、温度、电流密度所控制。这三种因素的组合,会产生低反射或缎状表面。采用延长时间、提高温度或增加电流密度可获得光亮表面。
 
  阴极释放氢,阳极释入氧,对解释表面钝化及在一定程度上改善耐腐蚀性不够全面。与电镀不同,电抛光不存在氢脆。
 
  为获得良好的抛光效果,电流密度和电压是紧密相关的。通常,电压升高电流密度随之增大,但这一现象只会继续到一个临界点。一旦达到这一点,电流密度将急速下降,电压仍相应增高,超过这一点,电压和电流密度又稳步增长。电抛光只有在电流密度比临界点高时才会发生,低于这一点则出现腐蚀。通常电抛光使用直流电,在5.5一55.SA/dm2产生。
 
  电地光对金属的溶解极少,从奥抛光后的表面猜饰情况及抛光后的表面精饰处理来看,抛光厚度通常在2.5~65μm之间。深划痕、冲压记号及金属中的非金属夹杂物往往比电抛光失去的厚度深,杂乱的颗粒线和深深的划痕(由粗研磨所致),在其后的精加工中不能被去除。而电抛光可将它们去除,这些线和刻痕最初是肉眼看不见的。电抛光是一项较快的操作,通常在2~12分钟内完成。但如果从粗糙表面开始或必须去除较大量的金属(如控制尺寸或去毛刺),则将会需要更长的时间。
 
  采用电抛光获得的表面亮度(阳极光泽)不同于研磨或机械抛光获得的亮度。它无刻痕、不变形、无方向性且显露出金属的本色。由于表面几何形状是三维的,表面光滑度也有所不同,用普通的触针型仪器测定是困难的且不准确。与一般的想法不同,表面光亮度不是表示光滑度。在适当的电抛光条件下,表面粗糙度(按微米测量)通常从66%下降到33%,但当微米值低于电抛光前时,改善的百分率也会相应下降。有时,由于不良冶金状态或表面状态,微米值不会下降,甚至有时会有所提高。这些冶金状态和表面状态在很大程度上决定理想的电抛光效果。产生不好效果最主要的原因是:晶粒尺寸结构不均、非金属夹杂物、定向轧辊痕迹、盐类或氧化物污染、酸洗过度以及淬火过度。为获得真正的反射性精饰表面所作的电抛光,微粒沉积物则是致关重要的。
 
  技术应用:
 
  在不锈钢、铝及其合金、有色金属以及黑色金属的精加工工业生产中,电抛光已成为不可缺少的表面加工法之一。例如金属制品和镀层表面的精修装饰加工,使制品表面的光洁度达到很高的等级,尤其对事先进行过机械抛光的零件可以达到镜面般光泽,这对照明用具等反光器材的生产是必不可少的。切削工具采用电抛光可消除其表面的变形层,增加刀具工作面的光洁度,改善切削工具的工作条件,延长使用寿命,避免机械磨光和抛光后可能造成刀具表面金相组织变形,硬度降低,甚至出现裂纹的弊病。千分尺、游标尺、柱状量规等计量工具经电抛光处理后,可满足计量工具所需要的极高光洁度和准确度的要求。在医疗器械工业中,电抛光是不锈钢缝合针、外科手术器的磨刃的理想加工方法。对一些特制设备,用电抛光可制得拉拔方法难以得到的直径为几微米的表面光洁度高的钍、铌、铀丝,且经长时间放置其金属光泽也不会变暗。电抛光在金相磨片的制备方面也得到广泛应用。生产实践证明,零件原始光洁度低时,电抛光后一般能提高光洁度1~2级;原始光洁度高时,可提高光洁度2~3级。但电抛光技术尚存在一些不足,如迄今还未找到可经久使用、价格便宜并能抛光多种金属的通用电解液,现有的一些电解液成本高、使用周期短,而且再生困难。因此,目前它的应用范围受到一定的限制。
 
  千分尺、游标尺、柱状量规等计量工具经电抛光处理后,可满足计量工具所需要的极高光洁度和准确度的要求。在医疗器械工业中,电抛光是不锈钢缝合针、外科手术器的磨刃的理想加工方法。对一些特制设备,用电抛光可制得拉拔方法难以得到的直径为几微米的表面光洁度高的钍、铌、铀丝,且经长时间放置其金属光泽也不会变暗。电抛光还可以除去金属表面上的某些机械损伤。与机械抛光相比,电抛光加工后的表面无应力产生。但是,过于粗糙的表面,不宜于直接进行电抛光。
 
  
 
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