英语原文共 286 页
3.1.3工艺参数
CHM工艺参数包括试剂溶液类型、离子浓度、性质、混合物、工作温度和循环次数。这个过程也受保护体及其应用的影响。这些参数将从以下几个方面直接影响工件：
- 腐蚀系数
- 腐蚀和加工速度
- 生产公差
- 表面质量
用CHM加工高质量、低成本零件，必须考虑工件的热处理状态、晶粒尺寸和范围。工件材料的尺寸和表面光洁度控制在CHM之前，轧制和焊接接头的方向，以及冷加工的程度。
3.1.4材料去除率
材料去除或腐蚀速度取决于工件的化学性质和冶金均匀性以及溶液温度的均匀性。如图所示3.6和3.7铸件，具有最大的粒度，显示最粗糙的表面和最低的加工率。轧制金属板具有最高的加工率表面质量最好。硬金属蚀刻率高，软金属蚀刻率低（金属手册，1989年）。一般来说，高蚀刻率伴随着较低的表面粗糙度，因此加工公差范围较小。
3.1.5精度和表面光洁度
在CHM中，金属通过CD作用溶解。这种加工阶段既发生在单个晶粒表面，也发生在晶粒上的边界。因此，细晶粒尺寸和均匀的冶金结构对于外观均匀的细表面质量是必要的。所以CHM加工的表面没有规则的花纹。根据晶粒尺寸、取向、热处理和先前产生的应力，每种材料都有一个基本的表面光洁度，这是由CHM在一定时间内产生的。虽然CHM不会消除表面缺陷，但任何先前的表面不规则、波纹、凹痕或划痕都会在加工表面上轻微改变和再现。
加工速度会影响表面粗糙度，从而影响产生的公差。通常，缓慢的腐蚀会产生与原始表面类似的表面光洁度。图3.7显示了不同材料的典型表面粗糙度。对于良好的CHM表面，腐蚀区域相对于轧制方向或工件中晶粒方向的方向也很重要。在高加工速率下加工较大深度时，切削深度公差增大。铝和镁合金可以比钢、镍或钛合金控制得更紧密。蚀刻速度为0.025 mm/mm，公差为切割宽度的plusmn;10%，这取决于工件材料和切割深度。
表面粗糙度也受初始工件粗糙度的影响。它随着腐蚀剂中金属离子浓度的升高而增加。对于较低的加工深度，lt;200mu;m，粗糙度随着切削深度的增加而急剧增加，而在较高的深度，粗糙度的微小变化是明显的。图3.7显示了表面粗糙度和腐蚀速率对工件材料的依赖性。通常，根据初始粗糙度，可获得0.1至0.8微米的表面粗糙度。然而，在特殊条件下，0.025至0.05微米的粗糙度成为可能（机加工数据手册，1997年）。
当表层与母材具有不同的力学性能时，CHM会影响加工件的力学性能。移除这些层会导致成品零件的平均机械性能发生变化。在这方面，工件表面条件，如氧化钛层（alpha;层）。因此，CHM可以很容易地去除氧化层和重铸结构。提高成品零件的性能。在铝的CHM之后已经产生疲劳性能，造成一定损失；但是，喷丸或喷砂可以使其恢复原状。据研究表示，铝经CHM处理后，疲劳性能有所下降，但喷丸或喷砂处理可使其恢复。
3.1.6优势
该工艺具有以下优点：
- 在使用传统方法难以加工的复杂轮廓上，可以减轻重量。
- 同时去除所有表面的材料，提高生产效率，减少包装。
- 无毛边形成。
- 工件无应力，使零件变形最小化，使精密零件的加工成为可能。
- 可在轮廓截面上实现连续锥形。
- 用于加工大型部件的设备的资本成本相对较低。
- 设计变更可以快速实施。
- 对操作员技术要求较低
- 工具成本很小。
- 良好的表面质量以及无毛边消除了精加工操作的需要。
- 多个零件具有精细的细节，可以通过组合方法进行加工。
- 装饰性饰面和广泛的薄网区域是可能的。
- 废品率低（3%）。
3.1.7局限性
CHM存在的局限性和缺点：
- 只有浅切削是可行的：板材和板材最多12.27 mm，挤压件最多3.83 mm，锻件最多6.39 mm。
- 处理和处置化学品可能很麻烦。
- 手工遮罩、涂鸦和剥离可能耗时、重复和乏味。
- 表面缺陷在加工零件中再现。
- 为了获得最佳效果，需要冶金均匀表面。
- 深而窄的切口很难产生。
- 圆角半径由切割深度固定。
- 多孔铸件产生不均匀的蚀刻表面。
- 焊接区域经常以不同于母材的速度腐蚀。
- 从残余应力材料的一侧去除材料会导致相当大的变形。
- 与产生压缩残余应力的工艺相比，化学加工表面上没有残余应力会产生不利的疲劳强度。
- 吸氢和晶间腐蚀是一些材料的问题。
- 板材的直线度受圆角和咬边限制。
- 划线精度有限，复杂的设计变得昂贵。
- 陡峭的斜坡不实用
3.1.8应用
所有常见金属，包括铝、铜、锌、钢、铅和镍，都可以用化学方法加工。许多外来金属，如钛、钼和锆，以及非金属材料，包括玻璃、陶瓷和一些塑料，也可用于该工艺。CHM的应用范围从大型铝制飞机机翼部件到微型集成电路芯片。实际切割深度在2.54至12.27 mm之间。大薄板中的浅切口是最流行的应用，特别是航空航天部件的重量减轻。可以同时从同一板材加工多个设计。CHM用于将通过锻造、铸造或金属板成形生产的零件的壁、腹板和肋条变薄，如图3.8所示。与改善表面特性有关的进一步工艺应用包括：
1、钛锻件和超塑件中alpha;层的消除
2、低合金钢锻件脱碳层的消除
3、电火花加工零件重铸层的消除
4、从复杂形状的常规机加工零件上去除锋利的毛边
5、在表面以下进行渗透检查之前，移除锻件和铸件上的薄表面（检测隐藏缺陷所需）
3.2光化学铣削
3.2.1导言
光化学铣削（PCM）是化学铣削（CHM）的一种变体，在化学铣削中，是在工件表面涂覆抗腐蚀溶液作用的保护涂料。这两种工艺非常相似，因为它们都使用化学物质通过CD作用去除金属，并且两种情况下所需的步骤相似。CHM通常用于最初由另一个制造过程形成的三维零件，如不规则形状的锻造和铸造。与光化学加工一样，不需要加工的区域被化学溶液的CD作用掩盖。因此，光化学加工用薄材料制造新零件，而不是简单地平滑或改变由其他制造方法形成的零件。这一过程有时被称为光化学下料（PCB），因为扁平、薄规格的复杂零件可以在0.013到1.5 mm的厚度范围内加工到高精度。有时，光化学加工用于用刻字或图形对蚀刻组件进行表面处理，其中蚀刻剂只能在材料中达到一定深度。与化学铣削一样，蚀刻深度由组件浸入特定蚀刻剂的时间控制。光化学加工和化学铣削都不应与光成形（PF）相混淆，后者是在芯轴上电镀金属的过程。沉积适当厚度的材料后，从芯轴上取下成形部件。
3.2.2过程描述
图3.9显示了PCM过程的流程图。第一步包括在称为照相工具的照相胶片或玻璃板上制作所需形状。计算机辅助设计（CAD）艺术品创建所需的零件形状，用作照片工具的主图像。这种金属板经过化学清洗，并涂上一层光敏光刻胶膜。光刻胶将粘附在零件表面，并在蚀刻过程中充当保护表面的模板胶。在某些情况下，光致抗蚀剂是一种液体，必须对零件进行浸涂和干燥。最常见的是，照相工具是成对精确注册的，一个在顶部，一个在底部，中间夹着要加工的材料。这使得材料可以从两侧蚀刻，从而最小化光刻胶的咬边并产生更直的侧壁。然后将层压或涂层的抗蚀剂金属置于光工具下，并在真空中暴露于紫外线光源下。这样可以将图像精确地传输到光刻胶上，并且在显影后成为所需几何图形的副本。然后通过浸泡或喷涂来显影曝光的图像。每种光致抗蚀剂都有自己的显影液，如水、碱性溶液、碳氢化合物或溶剂。然后冲洗暴露的材料，以去除化学蚀刻区域上未暴露的光刻胶，如Allen(1993)所示。
成像的金属通过酸蚀刻喷雾或浸在其中选择性地溶解。各种蚀刻剂可用于不同的材料。正确选择蚀刻剂取决于成本、质量、蚀刻深度和材料去除率等问题。图3.10显示了光化学加工的主要步骤。喷涂或浸入蚀刻剂后，对零件进行冲洗和干燥。用化学物质或机械技术与化学物质一起从机械加工零件上去除保护性抗蚀剂。
3.2.3应用
铝、铜、锌、钢、铅、镍、钛、钼、锆、玻璃、陶瓷和一些塑料都经过光化学加工。非常高的回火或脆性材料是光化学加工的最佳候选材料，因为传统的加工会导致断裂或应力集中点。该工艺也适用于弹性材料，这是很难冲压。PCM适用于装饰和图形行业，其标志和标签如图3.11所示。进行PCM的材料必须薄，厚度在0.013和1.5 mm之间。这些材料也必须是平的，以便以后可以弯曲成形并组装成其他部件。在这方面，将折叠线蚀刻到平面组件上，以制造盒子和外壳是典型的PCM应用。光化学加工的产品普遍存在于电子、汽车、航空航天、电信、计算机、医疗等行业。典型部件（图3.12）包括过滤器和滤网、垫圈、引线框架、触点、连接器、探针和扁平弹簧。图3.13显示了不同的光化学加工模式。
3.2.4优势
除了CHM的一般优势外，PCM还确保了以下优点：
- 单位成本相对较低，尤其是在复杂设计的生产量较低的情况下，因为与剪切冲头和模具相比，所使用的工具非常便宜。
- 与需要硬加工的工艺相比，提前期通常较小。
- 一些设计变更需要对光化学加工过程进行简单的更改，例如蚀刻时间或蚀刻剂类型，这会改变蚀刻的孔大小和深度等特征。
- 最终零件的生产方式与原型相同。
- 该工艺无毛刺。
- 它不会改变金属的硬度、晶粒结构或延展性，而金属剪切会在部件中施加应力，激光加工会产生热影响区。
- 因为工具是用摄影技术制作的，所以图案很容易复制。
3.3电抛光
3.3.1导言
机械抛光需要使用附着在木质、毛毡、皮革、帆布或织物弹性轮上的研磨颗粒来产生光滑的表面。该工艺用于为表面提供高质量的表面光洁度，以获得良好的外观。但是，机械抛光会留下一层受干扰的结构，因为表面与大块金属的性质不同。机械抛光的表面会产生大量的划痕、应变、金属碎片和嵌入磨料，从而降低机械强度。通过研磨或抛光进一步精加工，在降低表面粗糙度的同时，绝不能完全去除先前机械抛光造成的碎屑和损坏层。这种传统抛光方法的缺点可以通过使用非常规电抛光（EP）来克服。这一过程基本上与电镀相反，电镀完成的部分是阳极而不是阴极。EP可以追溯到1935年，当时德国成功地对铜和锌进行了电解抛光。
电解抛光是一种扩散控制过程，发生在金属阳极溶解的极限电流。图3.14显示了电流密度和阳极电位之间的关系。因此，在B和C之间进行抛光时，A点和B点之间会出现一个无光表面。通常，沿着CD，抛光作用会伴随着破裂导致的表面点蚀。通过气体演化得到的阳极层（McGeough，1974）。
图3.15显示了典型抛光单元的主要部件。因此，将直流电引入该部件，该部件悬挂在中心电极上，并由带负电荷的阴极包围。电抛光介质是几种酸和不溶盐的液体混合物
在电抛光过程中，阳极表面受到氧释放的综合影响，这与电化学金属去除和溶解金属的表面饱和有关。通常在微凹陷处形成不同厚度的薄膜，在微表面突出处最薄。因此，在导致阳极溶解过程的最高速率的表面不规则性峰值处，电阻最小（图3.16）。在这种情况下，电抛光选择性地去除微观峰的速度比对相应山谷的侵蚀速度快。金属的基本表面变得明亮、干净，微观上光滑。所产生的表面具有大块金属的真实性能和金属的真实晶体结构，而不存在机械加工过程中经常伴随的冷加工产生的变形。此外，在极压表面没有留下研磨抛光产生的细方向线。
3.3.2工艺参数
EP受许多参数的影响，这些参数直接影响生产表面质量和工艺生产率。其中包括以下内容：
1.工件材料及状态
2.原始表面粗糙度
3.电流密度
4.外加电压
5.酸类型、温度和搅拌
在EP期间，建议您使用适当的电解质，保持其温度和化学成分，并在正确的电压下提供波纹直流电源。表3.2给出了适用于不同金属和合金电抛光的电解质条件和电流密度。
3.3.3应用
为了经济、优质的电抛光，冷轧金属是最重要的材料。铸件通常保持砂型的质地。它们的晶粒粗大，含有提高金属流动性的合金元素（磷、铅和硅），这种粗大的结构不能通过电抛光去除，但是表面可以变得光亮。一般来说，粗粒结构和含磷、含铅和富硅相产生粗糙的表面。
EP流程发现了许多应用程序，这些应用程序已由www.globalstainlesstech.com/和brown（1998）报告：
1.准备表面进行电镀，这为最佳附着创造了机会。
2.为洁净室的桌子、椅子和垃圾箱生产最终的饰面。
3.抛光电线管的灯具；出线盒；以及医疗、外科和食品加工设备。
4.手工锉削、珩磨和磨削刀具产生的去毛刺和锐边断裂。
5.金相检验。
6.消除退火、渗氮、渗碳、焊接或焊接引起的氧化皮或变形。
7.去除铸造或锻造后残留在金属上的表层，从而减少后续加工操作的工作量、时间和刀具磨损。
8.去除硬化和应力表面层，从而提高零件的表面寿命。
9.提高涂料和等离子喷涂等涂层的粘合力。
10.平滑表面以增加反射率，从而产生明亮的外观。
11.去除毛边、堵塞物和其他金属加工痕迹，从而更容易清洁表面，避免微生物污染。
12.金属和合金的微加工。
13.同时抛光大量零件。
3.3.4工艺限制
1. 该工艺不能覆盖和掩盖金属中的接缝和非金属杂质等缺陷
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