[发明专利]一种电化学表面处理装置和电化学表面处理工艺

说明书

本发明公开了一种电化学表面处理装置和电化学表面处理工艺，该电化学表面处理装置包括绝缘容器、电源和电极，绝缘容器内设有包括表面处理单元的表面处理模块，表面处理单元包括由上到下层叠设置的工作液层和保护液层，工作液层的厚度小于工件上待表面处理区域的高度，且工作液层与保护液层的厚度之后大于或等于工件上待表面处理区域的高度；电源的正极用于与工件连接，电极分别与工作液层和电源的负极连接。本发明电化学表面处理装置可用于对工件的电解抛光、电镀、表面钝化等表面处理，表面处理均匀性，处理后工件表面平整；其表面处理速率可调控，灵活性强；且其中工作液用量少，成本低，结构简单，易于操作，安全可靠。

技术领域

本发明涉及表面处理技术，尤其是涉及一种电化学表面处理装置和电化学表面处理工艺。

背景技术

模具的抛光对于提高模具的表面质量十分重要，玻璃模具的抛光工艺主要有磨料射流抛光以及磁流变抛光。磨料射流抛光主要是利用SiC磨粒对工件表面的微切削作用实现工件表层材料的去除，磨料射流的有较高的抛光效率，但是磨料射流中的磨粒容易划伤表面，同时因为磨料和表面之间存在较大的机械作用力，抛光后的表面存在较大的硬化层，破坏表面质量。磁流变抛光主要利用磁流变抛光液在梯度磁场中发生流变而形成的具有黏塑行为的柔性“小磨头”与工件之间具有快速的相对运动，使工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。磁流变抛光后的表面损伤很小，表面质量较高，但是抛光效率比较低。另外，磁流变抛光液成本较高，因此该方法加工成本较大。电化学抛光可以获得无亚表面损伤层且具有高的光洁度的表面，是一种具有前景的模具抛光方式。电化学抛光主要利用作为电解池阳极的工件表面发生选择性溶解来达到表面光亮度增大，表面变平滑的效果。传统的电化学抛光工艺是将待抛光的工件完全浸入到电解液中并用惰性电极与其接触共同作为阳极。抛光过程中工件发生材料溶解去除，而与其接触的惰性电极不发生反应，仅仅起到导电的作用；另一个惰性电极单独作用阴极。

对于电化学抛光，首先，由于电化学抛光中材料表面不同区域的去除效率主要受电势分布的影响，电势高的区域，电流密度大，材料的溶解速率高，因此该区域的材料去除率高。而传统的电化学抛光是将整个模具浸泡入电解液并用惰性电极与其接触共同作为阳极，此时模具表面靠近惰性电极的区域电势高，电流密度大，材料去除率高，反之远离惰性电极的区域材料去除率低。当抛光过程中工件不同区域的材料去除率不一致时会导致抛光之后的工件发生尺寸误差。其次，抛光过程中工件表面电势会影响工件表面粘液层的形成，当表面电势分布不均匀时会导致不同区域粘液层的厚度、稳定性、形成和溶解速率等方面存在差异。粘液层得到稳定形成和溶解的区域表面会变得平滑，而粘液层得不到稳定形成和溶解的区域表面会变得粗糙，这使得传统电化学抛光难以得到完全平滑的工件表面。再有，因为传统的电化学抛光是将待加工的工件完全浸入电解液中，因而当需要抛光大面积的工件时需要大量的电解液来浸泡工件，这使得其成本较高。因此，目前传统的电化学抛光工艺通常难以用于具有三维结构的大面积模具的抛光。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电化学表面处理装置和电化学表面处理工艺。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种电化学表面处理装置，包括：

绝缘容器，所述绝缘容器内设有表面处理模块，所述表面处理模块包括第一表面处理单元，所述第一表面处理单元包括由上到下层叠设置的第一工作液层和第一保护液层，所述第一工作液层由第一工作液构成，所述第一保护液层由第一保护液构成；所述第一工作液层的厚度小于工件上待表面处理区域的高度，且所述第一工作液层与所述第一保护液层的厚度之和大于或等于所述工件上待表面处理区域的高度；

电源，所述电源具有正极和负极；所述正极用于与所述工件连接；

电极，所述电极分别与所述第一工作液层和所述电源的负极连接。