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等离子抛光放电机理
- 作者：晟启科技
- 发表时间：2018-04-04 14:39
- 来源：原创
深圳市晟启科技有限公司
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联系人：李先生15338795616
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电解质等离子抛光的基本模型如图，抛光工件作为加工阳极，抛光液和抛光槽作为加工阴极。在抛光过程中保持合适的电压值（250~400v），此时抛光工件表面可形成完全隔离抛光液和抛光工件的气层 ,气层 被击穿时放电通道会更多地在工件表面微观凸起的位置形成，从而使凸起位置的材料去除量大于其他位置，实现抛光。
从宏观的角度来说，抛光时工件浸入到一定温度和浓度的抛光液中，抛光液首先进入电解状态，同时整个系统由于抛光液与工件直接接触而出现瞬时短路，放出大量的热，使工件表面的抛光液瞬间汽化，在工件与抛光液之间会形成相对稳定的以水蒸气为主的气层，把工件和抛光液完全隔开，由于气层的存在极大的提高了阳极工件与阴极抛光液之间的电阻，形成局部高压，气层被电离击穿放电，局部形成放电通道，产生等离子体，从而导致金属表面与气层之间发生强烈的复杂的等离子体物理及化学作用，使被加工的金属工件表面生成化学反应产物的同时又被放电去除，当放电去除的速度大于化学反应生成的速度的时候，金属工件表面出现抛光效果，即光亮度提高，表面粗糙度值下降。
电解质等离子抛光基本模型
从微观的角度来说，由于在抛光的开始阶段，随着工件表面与抛光液的接触，抛光液首先被电解，在阳极附近发生的电解反应为：
4oh − → 2h 2 o o 2 4e
负离子 → 原子(分子) ne
因此会有一定量电子聚集在抛光液的表面。当气层完全将工件包围之后，电子在电场的作用下高速地向阳极工件的表面运动，在运动的过程中与气体中的中性粒子碰撞，产生新的电子和正离子，新产生的电子同样要向工件表面运动，也可能与气体粒子碰撞，产生更多的电子和正离子，导致带电粒子雪崩似地增加，形成电子崩。由于电子的速度远大于正离子的速度，所以电子会首先穿过气层进入阳极，而正离子却作为空间电荷留了下来。电子崩的周围，光子会激发中性粒子产生二次电离。二次电离产生的电子在电场的作用下也要向阳极工件表面高速运动，形成比初始电子所引起电子崩规模小一些的新电子崩，可以将初始电子引起的电子崩及其留下空间电荷看成是“主干”，二次电子引起的电子崩和留下的空间电荷看成是“分支”。当“主干”内的空间电荷产生的电场可以与原电场相比拟的时候，就引起电场畸变，将不在主电子崩路径上二次电子产生的“分支”吸进过来形成“树枝”状的放电通道。放电通道中靠近阳极的一面带电粒子的密度远大于阴极一面，并由于更多的“分支”被吸引过来而向阴极方向快速发展直至形成完整的具有高带电粒子密度的放电通道。完整的放电通道形成后，大量的高速运动的电子通过放电通道后冲击到工件表面使放电通道处的工件表面金属迅速熔化，同时高密度的正负带电粒子在通道中高速反向运动，相互碰撞放出大量的热，使得通道温度相当高，要向外膨胀，通道电流形成磁场又反过来对通道产生向心的磁压缩效应，两者相互作用结果是形成局部气爆而将融化的工件表面金属蚀除。
对于表面存在一定的起伏的工件，在凸起的位置，局部电场强度大，阴极与阳极的间距小，电子运动的速度更快，到达阳极的距离也更短，会更早的进入阳极，因此这些位置留下的空间电荷更多，其产生的电场会更容易达到可以与原电场相比拟引起畸变的程度，所以放电通道在这些位置形成的可能性更大；而凹陷的位置形成放电通道的几率要小于凸起的位置，导致凸起位置的材料去除量大于凹陷位置，从而实现了整个表面的微观整平。放电通道形成后，局部气爆放出的热量和气体膨胀，将使该位置的气层厚度增加，导致放电通道中断，在该位置的放电停止，而在放电的停止之后气层又恢复到原来的厚度，如果上次放电未能将凸起部分完全去除，放电又可能优先发生在这个位置，如此反复，只要保证极间电压在一个合适范围内，放电就不会转变为弧光放电烧坏工件，从而可以获得高质量的工件表面。在实际加工过程中，工件刚进入抛光液时在某些局部以及尖角位置可以看到持续闪烁的火花，说明这些位置存在明显凸起，放电击穿反复地在这些位置发生。在抛光进行一段时间后，就不能再观察到持续闪烁的火花，这是因为工件表面显著的凸起已经被去除，表面粗糙度值减小，对放电通道形成位置的影响明显减弱，放电不会反复发生在一个位置。
电解质等离子抛光的加工方式在一定程度上与传统的电解抛光和电镀类似，但在抛光机理上却存在本质的区别，电解质等离子抛光的电极电位要比电解抛光和电镀的电极电位高很多，通过高电压在工件与抛光液之间形成一个相对稳定的气层，从而将传统的电解抛光中的电极、电解液的固液两相作用转变为电极、放电介质、气层、抛光液的固等气液四相共同作用，真正对工件实现抛光的已经不是液态的电解液，而是等离子态的放电介质。
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