镜面抛光

镜面抛光是运用机械、化学、电化学的作用，将需要加工的工件表面粗擦程度降低，从而使的工件表面光滑平整。镜面抛光工艺并不能够改变工件的尺寸和形状，镜面抛光的目的是为例光滑表面或者镜面光泽。

1、基体表面对镀覆层的影晌

金属基体的初始表面往往覆盖着氧化层、油层和普通沾污层，这些表层附着物妨碍电镀液或涂层与金属基体充分接触，影响着表面镀覆层的外观色泽、结晶粗细、致密性、结合力及均匀度等。只有去除这些附着物，露出金属的自然色泽和表面金相组织结构，镀覆层才能在其表面正常生成。

在表面处理过程中，金属基体表面的机加工纹路、毛刺、锈层、夹灰、结瘤及固体颗粒等必须清除干净，尽可能降低其表面粗糙度，确保工件表面光滑、平整。否则很难获得致密，孔隙率低，高平滑性的镀覆层。

在电镀过程中，基体表面与镀层是通过金属键结合，镀件表面粗糙度越低，其结合力越好;而在热喷涂陶资过程中，涂层与基体表面通过机械咬合作用结合，基体表面粗糙度越低，涂层表面越光滑，孔隙率越低，耐蚀性越高。

另一方面，基体表面的粗糙度越低，电镀时其表面真实电流密度较高，很容易达到金属的沉积电势，反之则不容易达到金属的沉积电势，在电镀过程中伴随有大量氢气的析出。

2、基体表面的整平机理

目前国内大部分制造商在辑轴类零件镜面抛光加工过程中，普遍采用非自由磨具机械法镜面抛光加工技术。

应用最为广泛的是干性磨轮镜面抛光法，有生产效率高，投入成本较低，适合批量性生产加工等特点，但粉尘和噪音均较大，镜面抛光精度及工件表面粗糙度较差，表面粗糙度最低为Ra0.045-0.070µm，外观呈镜面装饰效果;另一种为湿性砂带镜面抛光法，设备前期投入成本较高，生产过程无粉尘，噪音也较低，镜面抛光精度高，工件表面粗糙度最低为Ra0.001~0.005µm，外观呈超镜面装饰效果，但生产效率较低，适合高精度、小批量生产。

干式镜面抛光时，磨轮表面涂有镜面抛光蜡，沿切线方向高速旋转并与机件表面接触，由于切削力的强力挤压作用，在机件表面产生高温，金属基体表面产生塑性形变，尖点金属开始产生塑性流动而被强制压人到微观凹坑内，凹进的部分被填平。

在高温作用下，一层极薄的氧化膜或其他化合物膜层在金属表面快速生成，膜层经过反复镜面抛光，表层形貌得到了改善，最终形成光滑平整具有镜面装饰效果的表面;湿式砂带镜面抛光时，砂带通过接触轮与工件被加工表面接触。

接触轮材质一般为橡胶或塑料，砂带基底材料是布、纸或聚醋薄膜，它们都有一定的弹性，磨削时，由于磨粒的挤压作用，机件加工表面同样会产生塑性变形，但由于弹性变形区的面积较大，磨粒承受的载荷较小，受力也较均匀。

从加工原理分析，湿性砂带镜面抛光采用细化磨粒、载体研磨带和加工液的多种组合，兼有研磨和抛光的作用，是一种复合加工技术。在机件表面进行超精密振动研磨，达到超镜面的装饰效果。

1、电化学镜面抛光的原理

电化学镜面抛光一般采用以磷酸为主的电解镜面抛光液，苓件为阳极。在电解过程中，对具有微观粗糙的苓件进行处理，金属工件产生阳极溶解，其表面粗糙度降低，能获得镜面光亮与整平的精饰加工效果，可用于装饰性电镀的前处理。多年来，由于电化学镜面抛光过程的复杂性，各种电化学镜面抛光机理都存在一定的局限性，至今没有获得较为统一的理论。

根据电解液组成、阳极金属的性质，选取不同的电解液浓度、温度、电流密度等工艺参数，在阳极表面可能存在以下三种反应:

①金属的溶解Me-2e→Me2+;

②阳极表面生成钝化膜Me-2e+H2O→MeO+2H+;

③气态氧的析出2H2O-4e→4H++O2↑。

2、电化学镜面抛光的特点

电化学镜面抛光的光亮性和整平性比较好，溶液使用寿命长，抛光速度快，抛光效率高。零件表面及板材冲孔边缘毛刺去除效果好，表面粗糙度可以降低2～3级，光反射率高，装饰效果较好，对零件几何形状要求不高;光亮处理后的不锈钢产品及各种金属构件无氢脆性，工件元变形等，抛光设备与工装夹具简单，投资较小。

电化学镜面抛光缺点在于：不同金属材料电解液的通用性较差;较难保持零件尺寸和几何形状的精确度;金属基体表层的纯度和组织均匀性对最终表面质量影响较大;金属表面的微观裂纹、夹灰等缺陷经电化学镜面抛光后被有效放大。

3、电化学镜面抛光新技术

近年来，精密与超精密加工技术在制造业中发展迅速，磁场、脉冲及超声波等技术与自动化、智能化技术相互融合形成的一些复合电化学镜面抛光技术也不断获得突破，传统的镜面抛光加工工艺越来越难以满足高精度镜面抛光的要求。如何才能更有效地提高电化学镜面抛光的效率，实现自动化电化学镜面抛光，进一步降低机件的表面粗糙度，成为国内外重点研究的课题。

1、超声波镜面抛光原理

工作原理是通过具有适当输出功率(50~1000W)的超声高频振动系统产生的超声振动能量附加到抛光工具(硬质滚轮等)或作用于待加工金属工件表面，从而使工具或工件以高频、小振幅进行超声频机械振动摩擦，使工件表层金属产生塑性变形，在塑性变形的过程中达到为工件抛光目的的表面抛光加工方法。

抛光过程中产生了冷作硬化，达到了改善表面质量的目的。这种表面质量的改善是综合的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度降低，同时也弥合了一些微观裂纹，提高了工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。

2、超声波镜面抛光的特点

与传统的砂纸砂光、抛光、磨削比较，超声波镜面抛光加工具有以下一些优点:

①滚轮与工件的接触为断续捶击，减小了相互间的摩擦，加工区温度大幅度降低，避免了因温度过高造成的表面缺陷;

②表面粗糙度大幅度降低，可以降低三级以上，达到Ra0.02µm以下;

③有效提高己加工表面的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度。超声波镜面抛光加工表面属于压缩型塑性变形，工件表面会产生一定的压应力，表面硬度提高20%以上，疲劳强度提高一倍左右;

④设备投资较少。经过简单改装，在普通车床上即可进行抛光加工，对大型和超大型工件，镜面抛光效果更为明显;

⑤不产生切屑，生产效率较高。其加工效率相当于精车，抛光硬质合金的生产效率比普通镜面抛光提高近20倍;

3、超声波镜面抛光应用范围

超声波镜面抛光加工设备可用于内外圆表面、平面的加工，如各种缸体内外圆、液压活塞杆或冶金大型钢轧辐等，可直接替代磨削和珩磨;所加工的金属种类比较宽泛，加工后，金属表面最高硬度可达HRC60。

好的抛光工具和材料是高质量抛光工艺的基础，优良的优势、砂纸和钻石研磨膏是必不可少的。在选择抛光程序时候，前期的加工结果是关键。抛光的程序分为整形、粗抛、半精抛和精抛。

整形是整个抛光工艺的基础，是做好物件最关键的步骤。因为物件的加工不仅要确保它的表面的光洁，同时还要追求物件的形状、线条满足加工的要求。抛光的第一要素就是保证物件不会变形、线条流畅。没有好的形状，再光滑漂亮的外表都会让人不舒服。

粗抛就是去除物件表面的经过加工后的出现的杂质层，为后续的工艺奠定一个好的基础，在电火花工艺加工以后，表面的变质层可以用气动弯头去除。然后手工油石研磨，条状油石加煤油作为润滑剂，使用顺序是：为#180～#240～#320～#400～#600～#800～#1000。

半精抛是前面步骤的深层次加工，可以基本上达到物件加工要求，同时也是精抛工序的前奏，以砂纸和煤油作为主要的加工材料。使用的砂纸型号：#400～#600～#800～#1000～#1200。

精抛主要是用钻石研磨膏对已经达到半精抛阶段的物件进行精细加工，从而达到提升表面光洁度的效果。精抛主要是以使用钻石研磨膏为主，也可以是抛光布轮与之混合进行研磨。

值得注意的是，在抛光工艺的加工过程中，粗抛、半精抛加工场地要和精抛加工场地分别开来，避免影响抛光的最终效果。精抛的时候还要保证工作地点的空气清洁。及时的清洁抛光过程中残留的研磨剂和润滑剂，保证物件表面的清洁度，一切的抛光工序完成以后再在模具上面喷淋防锈层。