一种金属材料电解抛光装置及方法与流程

本发明属于电解抛光技术领域，具体涉及一种金属材料电解抛光装置及方法。

背景技术：

传统金属材料试样用于om、sem拍照前，需进行磨样、抛光和腐蚀处理，其中抛光是最关键和耗时的步骤，且目前抛光方式主要有两种，一种是传统手动抛光，这种抛光方式存在耗时长、易出划痕、易残留杂质、很难达到镜面效果、效率低等缺点；另一种是电解抛光，这种方式可以克服传统手动抛光的缺点，但是仍有电解液不同位置电流不一致的问题及液氮掺入电解液中降温问题，这对试样大小不同，会造成不同位置抛光效果不一致，使整个抛光面呈现不同的镜面效果，且需反复加入液氮降温，操作繁琐且安全隐患较大，这显然对试样大小及抛光技术提出了新的挑战。

技术实现要素：

针对上述不同位置抛光效果不一致、操作繁琐、安全隐患较大的技术问题，本发明提供了一种自动化程度高、效率高、稳定性强的金属材料电解抛光装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种金属材料电解抛光装置，包括稳压电源、供电转接设备、双层夹套烧杯、耐腐蚀正极导电金属夹、耐腐蚀负极导电金属片、液氮导管、控制单元、热电偶温度传感器、磁力搅拌器、导线槽、液氮循环泵、液氮罐，所述稳压电源通过导线与供电转接设备连接，所述磁力搅拌器连接在供电设备上，所述双层夹套烧杯放置磁力搅拌器的上方，所述双层夹套烧杯通过液氮导管分别与液氮循环泵、液氮罐连接，所述液氮循环泵通过液氮导管与液氮罐连接，所述耐腐蚀正极导电金属夹、耐腐蚀负极导电金属片、热电偶温度传感器均设置在双层夹套烧杯内，所述耐腐蚀正极导电金属夹、耐腐蚀负极导电金属片、热电偶温度传感器分别通过导线连接在控制单元上，所述控制单元分别与稳压电源、供电转接设备连接，所述液氮循环泵通过导电线与控制单元连接，所述导电线设置在导线槽内。

所述控制单元包括控制电路、工业显示屏，所述工业显示屏通过485总线与控制电路连接。

所述控制电路包括单片机单元、温度测量单元、磁力搅拌控制单元、循环泵控制单元、恒流源单元、蜂鸣器单元、485通信单元，所述单片机分别与温度测量单元、磁力搅拌控制单元、循环泵控制单元、恒流源单元、蜂鸣器单元、485通信单元连接，所述温度测量单元与热电偶温度传感器连接，所述磁力搅拌控制单元与磁力搅拌器连接，所述循环泵控制单元与液氮循环泵，所述恒流源单元分别与耐腐蚀正极导电金属夹、耐腐蚀负极导电金属片连接，所述485通信单元通过485总线与工业显示屏连接。

所述稳压电源采用220v转60v稳压电源，所述供电转接设备采用220v供电设备。

一种金属材料电解抛光方法，包括下列步骤：

s1、将装有液氮的液氮罐和液氮循环泵及双层夹套烧杯通过液氮导管连接在一起；

s2、根据抛光金属材料试样配比电解液，倒入双层夹套烧杯；

s3、将耐腐蚀负极导电金属片、热电偶温度传感器及磁力搅拌子放入电解液，打开供电转接设备；

s4、系统进入初始化状态，控制电路连接工业显示屏，并读取工业显示屏相关的设置参数，进入等待开始按钮按下的状态；

s5、当检测到开始按钮按下时，就进行检测停止按钮是否被按下，若按下，则停止当前所有运行状态；

s6、若停止按钮未被按下，则依次读取温度设定值、磁力搅拌器速度值、恒流源电流值、恒流源作用时间值，并实时显示相关的实时测量参数；

s7、读完设定参数后，判断磁力搅拌器是否打开，若未打开，则打开，若已打开，进入下一步；

s8、判断恒流源功能是否开启，若开启，则直接进入检测温度上限判断过程，若未开启，则是首次降温，判断是否达到温度设定值，若未达到设定温度，判断液氮循环泵是否打开，若没打开则打开，若已打开，保持循环泵运行，并返回至开始工作按钮检测处；若检测到温度达到了设定值，开启恒流源功能，提示操作者温度达到要求，可以放入金属试样，进一步进入检测温度上限判断过程；

s9、判断当前温度是否高于设定温度上限，若高于温度上限，则开启液氮循环泵，若小于温度上限则判断当前温度是否低于温度下限，若低于温度下限，则关闭液氮循环泵，之后都进入下一步；

s10、判断试样是否放入了电解腐蚀液中，若未放入腐蚀液中，则回路中没有电流，返回检测开始按钮处，若试样已放入电解腐蚀液中，则回路中有电流，且会达到设定的恒流电流值，并开始计时；

s11、判断计时是否完成，若未完返回检测开始按钮处，继续进行电解抛光，若计时完成，则关闭恒流源，取消开始按钮状态，发出报警声音，提示操作人员及时取出试样，系统进入等待开始状态。

所述温度上限为温度设定值+3℃，所述温度下限为温度设定值-3℃。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明根据抛光过程各个参数中对抛光效果影响的程度设计了电解液温度监控和恒流功能，保证了稳定的电解抛光过程，同时提供工业显示屏与控制电路的配合，实现了根据不同金属材料及大小存储多种电解参数，使用时根据实际要求选择，一键调用即可，同时也可针对新材料调试设置新参数，本发明实现了简单、快速稳定的抛光处理方法。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明控制单元的结构示意图；

图3为本发明的工作流程图；

其中：1为稳压电源，2为供电转接设备，3为双层夹套烧杯，4为耐腐蚀正极导电金属夹，5为耐腐蚀负极导电金属片，6为液氮导管，7为控制单元，8为热电偶温度传感器，9为磁力搅拌器，10为导线槽，11为液氮循环泵，12为液氮罐，71为控制电路，72为工业显示屏，711为单片机单元，712为温度测量单元，713为磁力搅拌控制单元，714为循环泵控制单元，715为恒流源单元，716为蜂鸣器单元，717为485通信单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种金属材料电解抛光装置，如图1所示，包括稳压电源1、供电转接设备2、双层夹套烧杯3、耐腐蚀正极导电金属夹4、耐腐蚀负极导电金属片5、液氮导管6、控制单元7、热电偶温度传感器8、磁力搅拌器9、导线槽10、液氮循环泵11、液氮罐12，稳压电源1通过导线与供电转接设备2连接，磁力搅拌器9连接在供电转接设备2上，双层夹套烧杯3放置磁力搅拌器9的上方，双层夹套烧杯3通过液氮导管6分别与液氮循环泵11、液氮罐12连接，液氮循环泵11通过液氮导管6与液氮罐12连接，耐腐蚀正极导电金属夹4、耐腐蚀负极导电金属片5、热电偶温度传感器8均设置在双层夹套烧杯3内，耐腐蚀正极导电金属夹4、耐腐蚀负极导电金属片5、热电偶温度传感器8分别通过导线连接在控制单元7上，控制单元7分别与稳压电源1、供电转接设备2连接，液氮循环泵11通过导电线与控制单元7连接，导电线设置在导线槽10内。

进一步，如图2所示，控制单元7包括控制电路71、工业显示屏72，工业显示屏72通过485总线与控制电路71连接，显示或设置相关参数。控制电路71包括单片机单元711、温度测量单元712、磁力搅拌控制单元713、循环泵控制单元714、恒流源单元715、蜂鸣器单元716、485通信单元717，单片机单元711分别与温度测量单元712、磁力搅拌控制单元713、循环泵控制单元714、恒流源单元715、蜂鸣器单元716、485通信单元717连接，温度测量单元712与热电偶温度传感器8连接，温度测量单元712是热电偶温度传感器信号调理部分，输出信号送至单片机单元711的adc。磁力搅拌控制单元713与磁力搅拌器9连接，磁搅拌器控制单元713负责调整磁搅拌器9的搅拌速度。循环泵控制单元714与液氮循环泵11，液氮循环泵控制单元714负责抽取液氮经过双层夹套烧杯3得中空层，对腐蚀液降温，达到抛光温度要求。恒流源单元715分别与耐腐蚀正极导电金属夹4、耐腐蚀负极导电金属片5连接，恒流源单元715负责给电解抛光过程提供稳定的电解电流，485通信单元717通过485总线与工业显示屏72连接，实现控制电路71与工业显示屏72之间的通信。

进一步，优选的，稳压电源1采用220v转60v稳压电源，供电转接设备2采用220v供电。

一种金属材料电解抛光方法，如图3所示，包括下列步骤：

s1、将装有液氮的液氮罐和液氮循环泵及双层夹套烧杯通过液氮导管连接在一起；

s2、根据抛光金属材料试样配比电解液，倒入双层夹套烧杯；

s3、将耐腐蚀负极导电金属片、热电偶温度传感器及磁力搅拌子放入电解液，打开供电转接设备；

s4、系统进入初始化状态，控制电路连接工业显示屏，并读取工业显示屏相关的设置参数，进入等待开始按钮按下的状态；

s5、当检测到开始按钮按下时，就进行检测停止按钮是否被按下，若按下，则停止当前所有运行状态；

s6、若停止按钮未被按下，则依次读取温度设定值、磁力搅拌器速度值、恒流源电流值、恒流源作用时间值，并实时显示相关的实时测量参数；

s7、读完设定参数后，判断磁力搅拌器是否打开，若未打开，则打开，若已打开，进入下一步；

s8、判断恒流源功能是否开启，若开启，则直接进入检测温度上限判断过程，若未开启，则是首次降温，判断是否达到温度设定值，若未达到设定温度，判断液氮循环泵是否打开，若没打开则打开，若已打开，保持循环泵运行，并返回至开始工作按钮检测处；若检测到温度达到了设定值，开启恒流源功能，提示操作者温度达到要求，可以放入金属试样，进一步进入检测温度上限判断过程；

s9、判断当前温度是否高于设定温度上限，若高于温度上限，则开启液氮循环泵，若小于温度上限则判断当前温度是否低于温度下限，若低于温度下限，则关闭液氮循环泵，之后都进入下一步；

s10、判断试样是否放入了腐蚀液中，若未放入腐蚀液中，则回路中没有电流，返回检测开始按钮处，若试样已放入腐蚀液中，则回路中有电流，且会达到设定和恒流电流值，并开始计时；

s11、判断计时是否完成，若未完返回检测开始按钮处，继续进行电解抛光，若计时完成，则关闭恒流源，取消开始按钮状态，发出报警声音，提示操作人员及时取出试样，系统进入等待开始状态。

进一步，优选的，温度上限为温度设定值+3℃，温度下限为温度设定值-3℃。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。