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第四章 电化学加工 Electrochemical Machining, ECM 第一节 电化学加工原理及分类 第二节 电解加工 第三节 电解磨削 第四节 电铸、涂镀及复合镀加工;一、电化学加工的基本原理 （一）电化学加工过程 （二）电解质溶液 （三）电极电位 （四）电极的极化 （五）金属的钝化和活化;一、电化学加工的基本原理 （一）电化学加工过程 电荷迁移 电化学反应 阳极溶解 阴极沉积 电化学加工; 任何两种不同的金属放入任何导电的水溶液中，即使没有外加电场，自身将成为“原电池”。;（二）电解质溶液 凡溶于水后能导电的物质叫做电解质。电解质与水形成的溶液称为电解质溶液，简称电解液。 NaCl→Na＋＋Cl－ 强电解质 弱电解质 NH3 CH3COOH 电中性;（三）电极电位; 由于双电层的存在，在正、负电层之间，也就是金属和电解液之间形成电位差。产生在金属和它的盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位，因为它是金属在本身盐溶液中的溶解和沉积相平衡的电位差，所以又称为平衡电极电位。; 到目前为止，一种金属和其盐溶液之间双电层的电位差还不能直接测量，但是可用盐桥的办法测出两种不同电极间的电位之差，生产实践中规定采用一种电极作标准和其他电极比较得出相对值，称为标准电位电极。; 标准电极电位是以标准氢原子作为参比电极，即氢的标准电极电位值定为0，与氢标准电极比较，电位较高的为正，电位较低者为负。如氢的标准电极电位H2←→H+ 为0.000V，锌标准电极电位Zn ←→Zn2+ 为-0.762V,铜的标准电极电位Cu ←→Cu2+为+0.337V。 　　金属浸在只含有该金属盐的电解溶液中，达到平衡时所具有的电极电位，叫做该金属的平衡电极电位。当温度为25℃，金属离子的有效浓度为1mol/L（即活度为1）时测得的平衡电位，叫做标准电极电位。 离子活度又称为离子的有效浓度。a=fc c为实际离子浓度，f为活度系数。 ; 当有效离子浓度改变时，电极电位也随着改变，可用“能斯特公式”换算， 上式中E表示平衡电极电位差，E0表示标准电极电位差，R和F分别表示气体常数和法拉???常数，T是绝对温度，n为参与电极反应的电子数。1889年由Nernst（德）提出，故名。 ;（四）电极的极化 当有电流通过时，电极的平衡状态遭到破坏，使阳极的电极电位向正移（代数值增大）、阴极的电极电位向负移（代数值减小），这种现象称为极化。 极化后的电极电位与平衡电位的差值称为超电位。 在电解过程中若离子的扩散、迁移步骤缓慢而引起电极极化称浓差极化，由于电化学反应缓慢而引起的电极极化成为电化学极化。 ;1.浓差极化 在外电场的作用下，如果阳极表面液层中金属离子的扩散与迁移速度较慢，来不及扩散到溶液中去，使阳极表面造成金属离子堆积，引起了电位值增大，这就是浓差极化。 在阴极上，由于水化氢离子的移动速度很快，一般情况下，阴极上氢的浓差极化是很小的。浓差极化主要产生在阳极上。 ; 凡能加速电极表面离子的扩散与迁移速度的措施，都能使浓差极化减少，例如提高电解液流速以增强其搅拌作用，升高电解液温度等。 ; 电化学极化主要发生在阴极上，从电源流入的电子来不及转移给电解液中的氢离子，因而在阴极上积累过多的电子，使阴极电位向负移，从而形成了电化学极化。 在阳极上，金属溶解过程的电化学极化一般是很小的，但当阳极上产生析氧反应时，就会产生相当严重的电化学极化。; 电解液的流速对电化学极化几乎没有影响，电化学极化仅仅取决于反应本身，即取决于电极材料和电解液成分，此外还与温度、电流密度有关。温度升高，反应速度加快，电化学极化减小。电流密度愈高，电化学极化越严重。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;（五）金属的钝化和活化 在电解加工过程中还有一种叫做钝化的现象，它使金属阳极溶解过程的超电位升高，使电解速度减慢。电解过程中的这种现象称阳极钝化（电化学钝化），简称钝化。 成相理论 吸附理论 ; 使金属钝化膜破坏的过程称为活化。引起活化的因素很多。例如：把溶液加热、通入还原性气体或加入某些活性离子等，也可以采用机械办法破坏钝化膜。