Wpływ różnych elektrolitów na mikrostrukturę powierzchni kubków termicznych

Wpływ różnych elektrolitów na mikrostrukturę powierzchni Kubki termiczne
W procesie produkcji kubków termicznych, elektroliza, jako powszechnie stosowana metoda obróbki powierzchni, ma istotny wpływ na wydajność i jakość kubków termicznych. Zastosowanie różnych elektrolitów ma bezpośredni wpływ na zmianę mikrostruktury powierzchni kubków termicznych. Niniejszy artykuł dogłębnie analizuje wpływ różnych elektrolitów na mikrostrukturę powierzchni kubków termicznych, mając na celu dostarczenie cennych informacji producentom kubków termicznych, międzynarodowym hurtownikom i badaczom z tej dziedziny.

1. Rodzaje i zasady działania elektrolitów
(I) Elektrolity kwaśne
Elektrolity kwaśne są jednym z powszechnie stosowanych rodzajów elektrolitów w procesie elektrolizy kubki termiczneDo popularnych elektrolitów kwasowych należą kwas siarkowy, kwas fosforowy itp. Zasada ich działania polega głównie na tym, że kationy w elektrolicie kwasowym reagują z atomami metalu na powierzchni termosu pod wpływem pola elektrycznego, co powoduje preferencyjne rozpuszczenie wypukłych części powierzchni metalu, co skutkuje spłaszczeniem powierzchni i zmniejszeniem jej chropowatości. Na przykład, w elektrolicie z kwasem siarkowym jony siarczanowe tworzą warstwę utleniającą w pobliżu anody, wspomagając utlenianie i rozpuszczanie powierzchni metalu, zmieniając w ten sposób mikrostrukturę powierzchni termosu.
(II) Elektrolit alkaliczny
Elektrolity alkaliczne zazwyczaj składają się z wodorotlenku sodu, wodorotlenku potasu itp. jako głównych składników. W przeciwieństwie do elektrolitów kwasowych, elektrolity alkaliczne reagują głównie z tlenkami na powierzchni metalu podczas procesu elektrolizy, usuwając warstwę tlenków powierzchniowych, a także mogą w pewnym stopniu zmieniać mikrostrukturę powierzchni metalu. Aniony w elektrolitach alkalicznych ulegają adsorpcji na powierzchni metalu, niszcząc siły wiązania między metalem a tlenkiem, ułatwiając jego usunięcie, odsłaniając tym samym powierzchnię matrycy metalowej, co jest korzystne dla późniejszej obróbki powierzchni lub poprawy niektórych jej właściwości.
(III) Elektrolit neutralny
Wartość pH neutralnego elektrolitu jest bliska odczynowi obojętnemu, a jego skład jest stosunkowo złożony i zazwyczaj zawiera różnorodne dodatki, takie jak rozjaśniacze, inhibitory korozji itp. Zasada działania neutralnego elektrolitu polega na precyzyjnej regulacji mikrostruktury powierzchni termosu poprzez synergistyczne działanie różnych składników. Rozjaśniacze mogą adsorbować się na powierzchni metalu podczas elektrolizy, zmieniając morfologię osadzania metalu i sprawiając, że powierzchnia staje się jaśniejsza i gładsza; inhibitory korozji mogą hamować korozję metalu i chronić jego powierzchnię przed nadmierną korozją podczas elektrolizy, uzyskując w ten sposób idealną mikrostrukturę.

2. Wpływ różnych elektrolitów na mikrostrukturę powierzchni kubków termicznych

(I) Chropowatość powierzchni

Kwaśny elektrolit: W odpowiednich warunkach procesowych, kwaśne elektrolity mogą skutecznie zmniejszyć chropowatość powierzchni termosu. Wraz z wydłużeniem czasu elektrolizy i wzrostem gęstości prądu, wypukłe fragmenty powierzchni termosu stopniowo się rozpuszczają, wygładzając i spłaszczając powierzchnię. Jednakże, zbyt duża gęstość prądu lub zbyt długi czas elektrolizy może spowodować nadmierną korozję powierzchni, co zwiększy jej chropowatość. Na przykład, badania wykazały, że w elektrolicie z kwasem siarkowym, przy kontrolowanej gęstości prądu na poziomie 1-5 A/dm² i czasie elektrolizy wynoszącym 10-30 minut, chropowatość powierzchni wkładki termosu może zostać zmniejszona z pierwotnego Ra 0,8 μm do Ra poniżej 0,2 μm.
Elektrolit alkaliczny: Wpływ elektrolitu alkalicznego na chropowatość powierzchni termosu jest stosunkowo złożony. Z jednej strony może on usunąć warstwę tlenku z powierzchni, odsłaniając gładszą powierzchnię metalowego podłoża; z drugiej strony, jeśli warunki elektrolizy nie są odpowiednio kontrolowane, elektrolit alkaliczny może również korodować powierzchnię metalu i tworzyć nową, chropowatą powierzchnię. Ogólnie rzecz biorąc, przy niższej gęstości prądu i krótszym czasie elektrolizy elektrolit alkaliczny może skutecznie zmniejszyć chropowatość powierzchni; jednak wraz ze wzrostem gęstości prądu i wydłużeniem czasu elektrolizy, chropowatość powierzchni może najpierw się zmniejszyć, a następnie zwiększyć. Na przykład w elektrolicie wodorotlenku sodu, gdy gęstość prądu wynosi 0,5-2A/dm², a czas elektrolizy wynosi 5-15 minut, chropowatość powierzchni zewnętrznej ściany kubka termicznego może zostać zmniejszona z Ra1,2μm do około Ra0,5μm, ale jeśli czas elektrolizy lub gęstość prądu będą nadal wzrastać, chropowatość powierzchni może ponownie wzrosnąć do ponad Ra0,8μm.
Elektrolit neutralny: Ponieważ elektrolit neutralny zawiera dodatki, takie jak rozjaśniacze, w odpowiednich warunkach procesowych może on sprawić, że powierzchnia termosu będzie miała bardzo niską chropowatość, a nawet uzyskać efekt lustrzanego odbicia. Rozjaśniacze mogą tworzyć równomierną warstwę adsorpcyjną na powierzchni metalu, usprawniając osadzanie jonów metalu pod wpływem pola elektrycznego, skutecznie redukując mikroskopijną chropowatość powierzchni. Przykładowo, stosując elektrolit neutralny zawierający rozjaśniacze, takie jak glikol polietylenowy, można zmniejszyć chropowatość powierzchni termosu poniżej Ra0,05 μm przy gęstości prądu 3-6 A/dm² i czasie elektrolizy 15-30 minut, a jasność powierzchni ulega znacznej poprawie.
(II) Morfologia powierzchni
Kwaśny elektrolit: Morfologia powierzchni termosu poddanego działaniu kwaśnego elektrolitu zazwyczaj wykazuje stosunkowo jednorodne wżery korozyjne i ślady rozpuszczenia. W skali mikroskopowej widoczne są wyraźniejsze granice i kontury ziaren na powierzchni metalu. Dzieje się tak, ponieważ układ atomów na granicach ziaren jest stosunkowo luźny i łatwiej ulega rozpuszczeniu podczas procesu elektrolizy. Jednocześnie, w miarę postępu elektrolizy, na powierzchni stopniowo tworzą się drobne wżery i rowki. Te zmiany w mikrostrukturze wpływają na właściwości powierzchni termosu, takie jak odporność na korozję i zużycie. Na przykład na powierzchni wewnętrznej wkładki ze stali nierdzewnej Termos stalowy W kubku potraktowanym elektrolitem kwasu fosforowego można zaobserwować wżery korozyjne rozmieszczone wzdłuż granic ziaren. Wżery te mogą stać się głównym kanałem korozji przez medium korozyjne, zmniejszając odporność korozyjną materiału. Jednakże, optymalizując parametry procesu elektrolizy, takie jak odpowiednie zmniejszenie gęstości prądu, skrócenie czasu elektrolizy lub dodanie inhibitorów korozji, można złagodzić ten niekorzystny efekt, uzyskując bardziej jednorodną i gładką powierzchnię.
Elektrolit alkaliczny: Morfologia powierzchni termosu po działaniu elektrolitu alkalicznego różni się od morfologii elektrolitu kwaśnego. Ponieważ elektrolit alkaliczny usuwa głównie warstwę tlenku z powierzchni, ślady jej złuszczania będą widoczne w mikroskopijnej morfologii. Jeśli warstwa tlenku nie zostanie całkowicie usunięta, na powierzchni mogą pojawić się resztkowe cząstki tlenku lub nieregularne struktury schodkowe. Ponadto, w elektrolitach alkalicznych, punkty aktywne na powierzchni metalu ulegają selektywnemu rozpuszczeniu, co powoduje powstawanie drobnych wypukłości i zagłębień na powierzchni. Na rozkład i wielkość tych mikrostruktur wpływają takie czynniki, jak skład elektrolitu, gęstość prądu i temperatura. Na przykład, gdy termos ze stopu aluminium zostanie poddany działaniu wodorotlenku potasu jako elektrolitu, warstwa tlenku glinu na powierzchni stopu aluminium zareaguje w środowisku alkalicznym, tworząc metaglinian, odsłaniając w ten sposób matrycę stopu aluminium. Jednakże jeśli w trakcie procesu obróbki prąd rozprowadzany jest nierównomiernie lub stężenie elektrolitu jest zbyt wysokie, może to spowodować poważną miejscową korozję i nierównomierną morfologię powierzchni stopu aluminium, np. widoczne wżery korozyjne w niektórych obszarach, podczas gdy inne obszary są stosunkowo gładkie.
Elektrolit neutralny: Morfologia powierzchni termosu potraktowanego elektrolitem neutralnym jest względnie idealna, zazwyczaj wykazując względnie równomierny rozkład drobnych wypukłości i wgłębień, a powierzchnia jest względnie płaska i gładka. Dzieje się tak, ponieważ różne dodatki w elektrolicie neutralnym skutecznie regulują proces rozpuszczania i osadzania się metalu, optymalizując mikrostrukturę powierzchni. Obserwacja pod mikroskopem optycznym powierzchni termosu potraktowanego elektrolitem neutralnym pokazuje, że granice ziaren metalu stają się bardziej rozmyte, morfologia samych ziaren staje się bardziej regularna, a mikroskopijna chropowatość powierzchni ulega znacznemu zmniejszeniu. Na przykład powierzchnia miedzianego termosu potraktowanego elektrolitem neutralnym zawierającym rozjaśniacz i inhibitor korozji charakteryzuje się lustrzanym połyskiem, morfologia powierzchni jest jednolita i delikatna, a widoczne ślady korozji i defekty są praktycznie niewidoczne. Taka morfologia powierzchni przyczynia się do poprawy jakości wyglądu, odporności na korozję i zużycia termosu.
(III) Mikrostruktura powierzchni
Kwaśny elektrolit: Wpływ kwaśnego elektrolitu na mikrostrukturę powierzchni kubka termicznego przejawia się głównie w następujących aspektach. Po pierwsze, rozpuszczanie i redepozycja powierzchni metalu podczas procesu elektrolizy powoduje rekrystalizację ziaren warstwy powierzchniowej, a ich rozmiar może ulec zmianie. Ogólnie rzecz biorąc, w odpowiednich warunkach elektrolizy ziarna warstwy powierzchniowej stają się drobniejsze, co przyczynia się do poprawy twardości i wytrzymałości materiału. Jednakże, jeśli elektroliza jest nadmierna, ziarna mogą rosnąć, co obniża parametry materiału. Po drugie, kwaśny elektrolit zmienia rozkład orientacji kryształów warstwy powierzchniowej, ułatwiając tworzenie się określonych orientacji kryształów na powierzchni, wpływając tym samym na energię powierzchniową i reaktywność materiału. Na przykład, powierzchnia kubka termicznego ze stali nierdzewnej potraktowana elektrolitem z kwasu siarkowego wykazuje pewną zmianę w orientacji ziaren warstwy powierzchniowej, co powoduje, że odporność na korozję powierzchni stali nierdzewnej wykazuje różnice w różnych kierunkach. Dzięki precyzyjnej kontroli procesu elektrolizy możliwe jest zoptymalizowanie mikrostruktury powierzchni i zwiększenie ogólnej wydajności kubka termicznego.
Elektrolit alkaliczny: Wpływ elektrolitu alkalicznego na mikrostrukturę powierzchni kubka termicznego różni się od wpływu elektrolitu kwasowego. Podczas procesu obróbki elektrolitem alkalicznym, ponieważ warstwa tlenku z powierzchni jest w większości usuwana, wpływ na strukturę ziarnistą metalu w warstwie powierzchniowej jest stosunkowo niewielki. Jednakże, gdy elektrolit alkaliczny reaguje z powierzchnią metalu, na powierzchni tworzy się nowa warstwa związku lub warstwa adsorpcyjna, co może zmienić mikrostrukturę powierzchni. Na przykład, gdy kubek termiczny ze stopu aluminium jest poddawany obróbce elektrolitem wodorotlenku sodu, na powierzchni tworzy się warstwa związków, takich jak wodorotlenek glinu. Obecność tych związków zmienia skład chemiczny i mikrostrukturę powierzchni oraz wpływa na właściwości powierzchniowe stopu aluminium. Ponadto jony zanieczyszczeń w elektrolitach alkalicznych mogą również adsorbować się lub współosadzać na powierzchni metalu, dodatkowo wpływając na mikrostrukturę powierzchni. Jeżeli jony zanieczyszczeń rozmieszczą się nierównomiernie na powierzchni, mogą wystąpić wady w mikrostrukturze powierzchni, co wpłynie na jakość i wydajność kubka termicznego.
Elektrolit neutralny: Elektrolit neutralny zawiera różnorodne dodatki, które mogą precyzyjniej regulować mikrostrukturę powierzchni kubka termicznego. Podczas procesu elektrolizy dodatki, takie jak rozjaśniacze, adsorbują się na powierzchni metalu, wpływając na osadzanie jonów metalu, co powoduje bardziej równomierny i uporządkowany wzrost ziaren warstwy powierzchniowej, a tym samym uzyskanie drobnej i jednolitej struktury ziarna. Jednocześnie inhibitor korozji zawarty w elektrolicie neutralnym może hamować korozję metalu, zmniejszać powstawanie defektów powierzchniowych i poprawiać integralność mikrostruktury powierzchni. Na przykład, na powierzchni kubka termicznego poddanego działaniu elektrolitu neutralnego zawierającego organiczne aminy rozjaśniające i nieorganiczne sole jako inhibitory korozji, wielkość ziaren warstwy powierzchniowej ulega znacznemu zmniejszeniu, rozkład ziaren jest bardziej równomierny, a widoczne defekty korozyjne nie występują. Ta zoptymalizowana mikrostruktura powierzchni może nie tylko poprawić twardość powierzchni, odporność na zużycie i korozję kubka termicznego, ale także poprawić jego wygląd i żywotność.

3. Czynniki wpływające na efekt elektrolizy
(I) Stężenie elektrolitów
Stężenie elektrolitu jest jednym z ważnych czynników wpływających na efekt elektrolizy. W przypadku elektrolitów kwaśnych, wraz ze wzrostem stężenia, wzrasta przewodność elektrolitu, szybkość reakcji elektrolizy oraz szybkość tworzenia się warstwy tlenków na powierzchni termosu. Jednak przy zbyt wysokim stężeniu stabilność elektrolitu może się zmniejszyć, a elektrolit łatwo ulega rozkładowi i reakcji chemicznej, co prowadzi do pogorszenia jakości powierzchni. Wzrost stężenia elektrolitów alkalicznych zwiększy ich zdolność do usuwania warstw oleju i tlenków, ale zbyt wysokie stężenie może spowodować nadmierną korozję powierzchni metalu, wpływając na jednorodność mikrostruktury powierzchni. Wpływ stężenia elektrolitu obojętnego na efekt elektrolizy jest stosunkowo złożony. Ze względu na zawartość różnorodnych dodatków, zbyt niskie stężenie może spowodować, że dodatki nie będą skuteczne i nie osiągną oczekiwanego efektu obróbki powierzchni; natomiast zbyt wysokie stężenie może zwiększyć koszty i powodować interakcje między dodatkami, co może prowadzić do niekorzystnych skutków. Dlatego też, aby uzyskać najlepszy efekt elektrolizy, konieczne jest dobranie odpowiedniego stężenia elektrolitu, biorąc pod uwagę różne rodzaje elektrolitów i konkretne wymagania procesowe.
(II) Temperatura elektrolitu
Temperatura elektrolitu ma istotny wpływ na migrację jonów, szybkość reakcji elektrody oraz lepkość elektrolitu podczas procesu elektrolizy. W pewnym zakresie, podniesienie temperatury elektrolitu może przyspieszyć reakcję elektrolizy i spowodować szybszą zmianę mikrostruktury powierzchni termosu. Jednak zbyt wysoka temperatura może spowodować zbyt szybkie parowanie elektrolitu, powodując lokalne zmiany w jego stężeniu i wpływając na jednorodność elektrolizy. Ponadto, w przypadku niektórych elektrolitów obojętnych zawierających dodatki organiczne, zbyt wysoka temperatura może spowodować ich rozkład i utratę skuteczności, co osłabi efekt elektrolizy. Dlatego temperatura elektrolitu musi być ściśle kontrolowana podczas procesu elektrolizy. Odpowiedni zakres temperatur należy dobrać w zależności od charakterystyki i wymagań procesowych poszczególnych elektrolitów. Ogólnie rzecz biorąc, temperatura elektrolitu kwasowego jest kontrolowana na poziomie 20–40°C, temperatura elektrolitu alkalicznego jest kontrolowana na poziomie 30–60°C, a temperatura elektrolitu obojętnego jest kontrolowana na poziomie około 25–50°C, aby zapewnić stabilność procesu elektrolizy i jakość mikrostruktury powierzchni. (III) Gęstość prądu
Gęstość prądu jest jednym z kluczowych parametrów procesu elektrolizy. Wpływa ona bezpośrednio na intensywność reakcji elektrolizy i ewolucję mikrostruktury powierzchni termosu. Przy niższej gęstości prądu reakcja elektrolizy przebiega stosunkowo łagodnie, a mikrostruktura powierzchni zmienia się stosunkowo wolno, ale można uzyskać bardziej jednorodną i gęstą warstwę powierzchniową. Wraz ze wzrostem gęstości prądu reakcja elektrolizy przyspiesza, chropowatość powierzchni maleje, a grubość warstwy tlenku wzrasta. Jednakże, gdy gęstość prądu jest zbyt wysoka, może to spowodować ablację i nadmierną korozję powierzchni termosu, powodując wady w mikrostrukturze powierzchni i wpływając na jej jakość oraz parametry użytkowe. Dlatego konieczne jest rozsądne dobranie zakresu gęstości prądu w zależności od materiału termosu, rodzaju elektrolitu i oczekiwanego efektu powierzchniowego. Generalnie, gęstość prądu w elektrolicie kwaśnym jest regulowana na poziomie 1-5 A/dm², w elektrolicie zasadowym na poziomie 0,5-3 A/dm², a w elektrolicie obojętnym na poziomie około 3-8 A/dm². Należy ją odpowiednio dostosować do różnych sytuacji, aby uzyskać najlepszy efekt elektrolizy.
(IV) Czas elektrolizy
Czas elektrolizy określa zakres reakcji elektrolizy i zakres zmian mikrostruktury powierzchni kubka termicznego. Krótszy czas elektrolizy pozwala jedynie na wstępną obróbkę powierzchni, chropowatość powierzchni jest ograniczona, a zmiany mikrostruktury nie są widoczne; wraz z wydłużeniem czasu elektrolizy mikrostruktura powierzchni ulega stopniowej poprawie, chropowatość ulega zmniejszeniu, a warstwa tlenku ulega pogrubieniu. Jednak zbyt długi czas elektrolizy może powodować nadmierną korozję powierzchni i pojawiać się problemy, takie jak odzyskiwanie chropowatości i nierównomierna mikrostruktura. Dlatego konieczne jest określenie odpowiedniego czasu elektrolizy zgodnie z konkretnymi parametrami procesu elektrolizy i wymaganiami dotyczącymi obróbki powierzchni. Zazwyczaj czas elektrolizy kubka termicznego wynosi od 10 do 60 minut, a konkretny czas musi być stale optymalizowany i dostosowywany poprzez eksperymenty i praktykę produkcyjną.

4.Kompatybilność kubków termicznych wykonanych z różnych materiałów z elektrolitami
(I) Kubki termiczne ze stali nierdzewnej
Stal nierdzewna jest jednym z powszechnych materiałów na kubki termiczne, charakteryzującym się dobrą odpornością na korozję i dobrymi właściwościami mechanicznymi. W przypadku kubków termicznych ze stali nierdzewnej, do elektrolitycznego polerowania powierzchni można stosować kwaśne elektrolity, takie jak kwas siarkowy i fosforowy, co może skutecznie poprawić wykończenie powierzchni i odporność na korozję. Podczas procesu elektrolizy, pierwiastki metalowe, takie jak żelazo, chrom i nikiel, na powierzchni stali nierdzewnej rozpuszczają się i ponownie osadzają, tworząc jednolitą i gęstą warstwę tlenku, która skutecznie blokuje erozję zewnętrznych mediów korozyjnych i poprawia odporność stali nierdzewnej na korozję. Jednakże, ze względu na zawartość różnorodnych pierwiastków stopowych w stali nierdzewnej, w kwaśnych elektrolitach może dochodzić do selektywnego rozpuszczania, co prowadzi do nierównomiernej mikrostruktury powierzchni. Dlatego przy wyborze kwaśnego elektrolitu należy dostosować jego skład i parametry procesu do konkretnego gatunku i składu stali nierdzewnej, aby uzyskać najlepszy efekt obróbki powierzchni.
Elektrolity alkaliczne mogą być również stosowane do obróbki powierzchni termosów ze stali nierdzewnej, głównie w celu usunięcia zanieczyszczeń, takich jak warstwy tlenków i plamy oleju. Elektrolity alkaliczne są stosunkowo odporne na korozję stali nierdzewnej, ale należy zachować ostrożność, aby uniknąć nadmiernej korozji podczas procesu obróbki. Elektrolity neutralne nadają się do precyzyjnej obróbki powierzchni termosów ze stali nierdzewnej, co pozwala uzyskać lustrzany połysk i jednorodną mikrostrukturę. Przykładowo, w elektrolicie neutralnym zawierającym dodatki, takie jak glikol polietylenowy i dodecylosiarczan sodu, polerowanie elektrolityczne termosów ze stali nierdzewnej 304 pozwala uzyskać powierzchnię o wysokim połysku i chropowatości Ra 0,03 μm przy gęstości prądu 5 A/dm², temperaturze 35°C i czasie elektrolizy 30 minut. Jednocześnie mikrostruktura powierzchni jest jednorodna i delikatna, a odporność na korozję znacznie zwiększona.
(II) Termosy ze stopu aluminium
Termosy ze stopu aluminium charakteryzują się lekkością i dobrą przewodnością cieplną, ale podczas obróbki elektrolitycznej należy wziąć pod uwagę ich kompatybilność z elektrolitem. Kwaśne elektrolity są silnie korozyjne dla stopów aluminium, co może łatwo prowadzić do problemów, takich jak nierównomierna warstwa tlenku i wżery korozyjne na powierzchni stopów aluminium. Dlatego, stosując kwaśne elektrolity do obróbki termosów ze stopu aluminium, należy ściśle kontrolować skład, stężenie, temperaturę i gęstość prądu elektrolitu, aby zminimalizować uszkodzenia korozyjne powierzchni stopu aluminium. Zazwyczaj wybiera się łagodniejszy elektrolit kwasowy, taki jak elektrolit szczawiowy, który w odpowiednich warunkach procesu może skutecznie utleniać powierzchnię stopu aluminium, tworząc gęstą warstwę tlenku glinu, poprawiając w ten sposób odporność na korozję i zużycie stopu aluminium.
Elektrolit alkaliczny jest szeroko stosowany w obróbce powierzchni kubków termicznych ze stopu aluminium, głównie do usuwania naturalnej warstwy tlenków i plam olejowych z powierzchni. Jednak elektrolit alkaliczny ma silne właściwości rozpuszczające stop aluminium, co łatwo prowadzi do zwiększenia chropowatości powierzchni. Dlatego konieczna jest optymalizacja parametrów procesu elektrolitycznego w celu uzyskania lepszych efektów obróbki powierzchni. Elektrolit neutralny nadaje się do precyzyjnej obróbki powierzchni kubków termicznych ze stopu aluminium. Dodanie odpowiednich dodatków pozwala na skuteczną kontrolę procesu rozpuszczania i osadzania się stopu aluminium, co zapewnia jednorodną mikrostrukturę i dobrą jasność. Na przykład, w elektrolicie neutralnym zawierającym dodatki takie jak trietanoloamina i benzoesan sodu, kubek termiczny ze stopu aluminium 5052 jest poddawany obróbce elektrolitycznej. Przy gęstości prądu 3A/dm², temperaturze 25°C i czasie elektrolizy 20 minut można uzyskać gładką powierzchnię o chropowatości Ra0,1μm, a mikrostruktura powierzchni jest jednolita, co znacznie poprawia wydajność.
(III) Miedziany kubek termiczny
Miedziane termosy charakteryzują się dobrą przewodnością cieplną i atrakcyjnym wyglądem, ale ich odporność na korozję jest stosunkowo niska. Podczas obróbki elektrolitycznej, do czyszczenia powierzchni i aktywacji miedzianych termosów można stosować kwaśne elektrolity, aby usunąć z powierzchni zanieczyszczenia, takie jak tlenek miedzi i olej. Ponieważ jednak kwaśne elektrolity silnie korodują miedź, konieczna jest ścisła kontrola warunków elektrolitycznych, aby uniknąć nadmiernej korozji. Zazwyczaj jako kwaśne elektrolity wybiera się rozcieńczony kwas siarkowy, rozcieńczony kwas solny itp., a następnie dodaje się odpowiednią ilość inhibitora korozji, aby ograniczyć korozję powierzchni miedzi.
Elektrolit alkaliczny może być stosowany do usuwania tłuszczu i niektórych zanieczyszczeń organicznych z powierzchni miedzianych termosów. Nie można jednak ignorować korozji miedzi, która może łatwo doprowadzić do pojawienia się czarnej warstwy tlenku miedzi. Dlatego też, stosując elektrolit alkaliczny do obróbki miedzianych termosów, konieczne jest terminowe przeprowadzenie obróbki, takiej jak czyszczenie i neutralizacja, w celu usunięcia produktów korozji z powierzchni. Elektrolit neutralny może zapewnić dobry efekt obróbki powierzchni miedzianych termosów. Rozsądny dobór dodatków, takich jak sacharynian sodu i masło shea, pozwala na uzyskanie błyszczącego wyrównania i mikrorafinacji powierzchni miedzi. W elektrolicie neutralnym zawierającym te dodatki, miedziany termos jest elektropolerowany. Przy gęstości prądu 4 A/dm², temperaturze 30°C i czasie elektrolizy 25 minut, można uzyskać błyszczącą powierzchnię o chropowatości Ra 0,05 μm. Jednocześnie optymalizowana jest mikrostruktura powierzchni, a właściwości takie jak twardość i odporność na zużycie ulegają poprawie.

5. Analiza przypadków praktycznego zastosowania różnych elektrolitów
(I) Zastosowanie elektrolitu kwaśnego w produkcji termosów ze stali nierdzewnej
Aby poprawić wygląd i odporność na korozję produktu, producent termosów ze stali nierdzewnej zastosował elektrolit kwasu siarkowego do elektrolitycznego polerowania wewnętrznej wkładki termosu. W rzeczywistym procesie produkcyjnym stwierdzono, że przy stężeniu kwasu siarkowego wynoszącym 30%, gęstości prądu 3 A/dm², temperaturze elektrolizy 35°C i czasie elektrolizy 20 minut, chropowatość powierzchni wkładki termosu spadła z pierwotnego Ra0,6 μm do Ra0,1 μm, a jasność powierzchni uległa znacznej poprawie, a odporność na korozję uległa znacznej poprawie. W teście mgły solnej, poddana obróbce wkładka termosu wytrzymuje 72 godziny w neutralnym środowisku mgły solnej bez penetracji korozji, podczas gdy wkładka niepoddana obróbce wykazywała wyraźne ślady korozji w ciągu 24 godzin. Dowodzi to, że kwaśny elektrolit może skutecznie poprawić mikrostrukturę powierzchni oraz jakość i wydajność produktu w produkcji termosów ze stali nierdzewnej.
(II) Zastosowanie elektrolitu alkalicznego w obróbce powierzchni kubków termicznych ze stopu aluminium
Firma produkująca aluminiowe kubki termiczne wykorzystała elektrolit wodorotlenku sodu do usunięcia naturalnej warstwy tlenków z powierzchni podczas obróbki powierzchniowej produktów. Obróbka została przeprowadzona w warunkach stężenia elektrolitu 100 g/l, gęstości prądu 1 A/dm², temperatury elektrolizy 40°C i czasu elektrolizy 10 minut. Po obróbce, warstwa tlenków na powierzchni aluminiowego kubka termicznego została skutecznie usunięta, chropowatość powierzchni została zmniejszona z Ra1,0 μm do Ra0,4 μm, a jednocześnie usunięto zanieczyszczenia, takie jak olej, co zapewniło dobrą podstawę do późniejszego anodowania powierzchni. Po anodowaniu na powierzchni aluminiowego kubka termicznego utworzyła się gęsta warstwa tlenków o grubości ponad 15 μm, co znacznie poprawiło odporność na zużycie i korozję, a także zwiększyło konkurencyjność produktu na rynku.
(III) Zastosowanie elektrolitu neutralnego w produkcji wysokiej klasy kubków termicznych
Aby sprostać wysokim wymaganiom klientów w zakresie jakości i wyglądu produktu, producent wysokiej klasy kubków termicznych zastosował neutralny elektrolit zawierający glikol polietylenowy, benzenosulfonian sodu i inne dodatki do obróbki powierzchni kubka. W warunkach gęstości prądu 6 A/dm², temperatury elektrolizy 30°C i czasu elektrolizy 35 minut, powierzchnia kubka termicznego uzyskała lustrzany połysk, chropowatość powierzchni Ra spadła poniżej 0,02 μm, mikrostruktura powierzchni była jednolita i delikatna, a ślady korozji i wady nie występowały. Jednocześnie obrobiony kubek termiczny wykazał się dobrą odpornością na korozję, zużycie i stabilność termiczną. Po przeprowadzeniu testów jego odporność na korozję spełniła wymagania normy ASTM B117. W teście odporności na zużycie zużycie powierzchni było wyjątkowo niewielkie, co pozwala na spełnienie rygorystycznych wymagań rynku wysokiej klasy kubków termicznych. Wolumen eksportu produktu znacznie wzrósł, a produkt zyskał jednomyślne uznanie międzynarodowych odbiorców hurtowych.

6. Ochrona środowiska i względy bezpieczeństwa
Przy wyborze i stosowaniu różnych elektrolitów do obróbki powierzchni kubków termicznych, ochrona środowiska i bezpieczeństwo są istotnymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę. Elektrolity kwaśne i niektóre elektrolity alkaliczne mogą wytwarzać dużą ilość mgły kwaśnej lub zasadowej podczas procesu elektrolizy, co zanieczyszcza środowisko i szkodzi zdrowiu ludzi. Dlatego przedsiębiorstwa produkcyjne muszą podjąć skuteczne środki oczyszczania gazów odlotowych, takie jak instalacja urządzeń wentylacyjnych i stosowanie wież absorpcyjnych mgły kwaśnej, aby zmniejszyć emisję szkodliwych gazów. Ponadto, oczyszczanie ścieków z elektrolitów jest również ważnym elementem działań na rzecz ochrony środowiska. Ponieważ elektrolit zawiera jony metali i dodatki chemiczne, bezpośrednie odprowadzanie ścieków bez oczyszczania spowoduje poważne zanieczyszczenie środowiska wodnego. Przedsiębiorstwa powinny wdrożyć kompletny system oczyszczania ścieków i stosować kombinację metod oczyszczania fizycznego, chemicznego i biologicznego w celu oczyszczenia ścieków tak, aby spełniały one krajowe normy emisji przed odprowadzeniem.
Z punktu widzenia bezpieczeństwa, korozyjność i toksyczność elektrolitu to również aspekty, na które należy zwrócić uwagę. Zarówno elektrolity kwaśne, jak i zasadowe są silnie żrące. Przypadkowe dotknięcie skóry lub oczu przez operatorów podczas użytkowania może spowodować poważne oparzenia. Dlatego firmy muszą zapewnić operatorom niezbędny sprzęt ochrony osobistej, taki jak rękawice ochronne, okulary ochronne, odzież ochronna itp., a także zintensyfikować szkolenia w zakresie bezpieczeństwa, aby zwiększyć świadomość bezpieczeństwa operatorów. Jednocześnie, w przypadku niektórych elektrolitów zawierających jony metali ciężkich lub toksyczne dodatki, należy ściśle przestrzegać odpowiednich przepisów podczas użytkowania i przechowywania, aby zapobiec wyciekom i zatruciom.

7. Wnioski
Różne elektrolity mają istotny wpływ na mikrostrukturę powierzchni kubka termicznego. Poprzez rozsądny dobór rodzaju elektrolitu, optymalizację parametrów procesu elektrolizy oraz dopasowanie materiału kubka termicznego do elektrolitu, można skutecznie poprawić jakość powierzchni, wydajność i wygląd kubka termicznego, aby sprostać potrzebom różnych grup klientów i zwiększyć konkurencyjność produktu na rynku.

W zastosowaniach praktycznych, elektrolity kwasowe mogą skutecznie redukować chropowatość powierzchni kubków termicznych, zmieniać mikrostrukturę oraz poprawiać odporność na korozję i połysk, jednak należy zwrócić uwagę na kontrolę korozji i kwestie środowiskowe; elektrolity alkaliczne są stosowane głównie do usuwania warstw tlenków powierzchniowych i plam olejowych, a ich wpływ na mikrostrukturę powierzchni jest stosunkowo złożony. Konieczna jest optymalizacja warunków procesu, aby uzyskać optymalne rezultaty, jednocześnie zapobiegając nadmiernej korozji i zanieczyszczeniu mgłą alkaliczną; elektrolity neutralne pozwalają na precyzyjną regulację mikrostruktury powierzchni kubków termicznych, uzyskanie niskiej chropowatości, wysokiej jasności i jednorodnej mikrostruktury, i nadają się do produkcji wysokiej jakości kubków termicznych, ale są stosunkowo drogie i wymagają rozsądnej kontroli stosowania dodatków oraz oczyszczania ścieków.

W obliczu coraz surowszych wymogów ochrony środowiska i rosnącej dbałości ludzi o zdrowie i bezpieczeństwo, producenci kubków termicznych powinni przy wyborze elektrolitów zwracać większą uwagę na badania, rozwój i stosowanie przyjaznych dla środowiska i bezpiecznych elektrolitów, a także aktywnie poszukiwać ekologicznych i wydajnych procesów obróbki powierzchni, aby osiągnąć zrównoważony rozwój. Jednocześnie należy zacieśniać współpracę z instytucjami naukowo-badawczymi, dostawcami itp., kontynuować badania i innowacje, podnosić poziom techniczny procesu elektrolizy oraz dostarczać międzynarodowym odbiorcom hurtowym kubki termiczne o lepszej jakości, bardziej przyjazne dla środowiska i bezpieczniejsze.

W przyszłych badaniach i rozwoju procesu elektrolizy kubków termicznych można skupić się na następujących kierunkach: po pierwsze, opracować nowe, przyjazne dla środowiska elektrolity, zmniejszyć lub wyeliminować zawartość szkodliwych substancji w elektrolicie i zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska; po drugie, dogłębnie zbadać mechanizm interakcji między elektrolitem a mikrostrukturą powierzchni kubka termicznego podczas procesu elektrolizy, opracować dokładniejszy model procesu elektrolizy i osiągnąć precyzyjną regulację mikrostruktury powierzchni; po trzecie, zbadać złożony proces elektrolizy i inne technologie obróbki powierzchni, takie jak elektroliza i piaskowanie, technologia elektrolizy i powlekania itp., w pełni wykorzystać zalety każdej technologii i jeszcze bardziej poprawić kompleksową wydajność kubka termicznego; po czwarte, wzmocnić automatyzację i inteligentne sterowanie procesem elektrolizy, poprawić wydajność produkcji i stabilność jakości produktu, obniżyć koszty produkcji i sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu rynku.
Krótko mówiąc, dzięki dogłębnym badaniom i praktycznemu zastosowaniu wpływu różnych elektrolitów na mikrostrukturę powierzchni kubków termicznych, branża kubków termicznych będzie w stanie poczynić większe postępy w zakresie jakości produktów, wydajności, ochrony środowiska i bezpieczeństwa, a także zapewnić globalnym konsumentom więcej wysokiej jakości, zdrowych i pięknych produktów w postaci kubków termicznych, a także promować ciągłą pomyślność i rozwój branży kubków termicznych.